Bestimmung der Atemmechanik bei unterstützer Spontanatmung durch minimale Variation des Unterstützungsdrucks

Becher, Tobias Hermann

Zielsetzung: Ziel der voriegenden Arbeit war es, eine Methode zu entwickeln, die durch minimale Variation des Unterstützungsdrucks (PS-Variationen) bei druckunterstützter Spontanatmung (PSV) eine nichtinvasive Messung der Atemmechanik und Atemarbeit von intubierten und PSV-beatmeten Patienten auf Intensivstationen ermöglicht. Methoden: Eine Machbarkeitsstudie wurde geplant und nach Zustimmung der Ethikkomission durchgeführt. Hierzu wurden nach schriftlicher Einwilligung durch den Patienten oder deren gesetzlichen Betreuer bei 20 intubierten und PSV-beatmeten intensivmedizinischen Patienten in Abständen von 5-10 Atemzügen für jeweils einen einzigen Atemzug PS-Variationen von ±1 und ±2 cmH2O durchgeführt. Die respiratorische Zeitkonstante wurde aus der Steigung aller annähernd linear verlaufenden 10%-Abschnitte der exspiratorischen Fluss-Volumenkurve bestimmt. Basierend auf der mittleren Änderung des Atemzugvolumens geteilt durch die mittlere inspiratorische Druckdifferenz wurde ein Schätzwert für die Compliance berechnet. Anschließend wurde durch Divison der respiratorischen Zeitkonstante durch die mittels PS-Variationen ermittelte Compliance die Resistance des respiratorischen Systems berechnet. Mit der derart ermittelten Compliance und Resistance wurde basierend auf der Bewegungsgleichung des respiratorischen Systems die Atemarbeit berechnet. Zur Ermittlung von Referenzwerten für die Atemmechanik wurden die Patienten zusätzlich während einer kurzen Phase kontrolliert beatmet und die Atemmechanik aus dem aufgezeichneten Ösophagusdruck berechnet. Als Referenzwert für die Atemarbeit wurde diese nach der Campbell-Methode mit Hilfe des aufgezeichneten Ösophagusdrucks berechnet. Ergebnisse: Die aus linearen 10%-Abschnitten der Exspiration berechnete Zeitkonstante zeigte eine akzeptable Korrelation mit den Referenzwerten. Es fand sich jedoch im Vergleich mit den Referenzwerten eine geringe systematische Abweichung von etwa 0,13 Sekunden nach oben. Die mittels PS-Variationen ermittelte Compliance korrelierte ebenfalls gut mit den Referenzwerten. Die PS-Variationen um ±2 cmH2O führten hierbei zu deutlich besseren Ergebnissen als die PS-Variationen um ±1 cmH2O. Bei der Compliance zeigte sich gegenüber den Referenzwerten eine geringfügige systematische Abweichung nach unten von 5 bis 9 ml/cmH2O. Die Resistance ließ sich durch Division der Zeitkonstante durch die Compliance nicht mit akzeptabler Genauigkeit berechnen. Dies führte dazu, dass auch die Berechnung der Atemarbeit mit Hilfe der durch PS-Variationen bestimmten Compliance und Resistance nicht mit klinisch akzeptabler Genauigkeit gelang. Schlussfolgerungen: Geringe Änderungen des Unterstützungsdrucks für einzelne Atemzüge sind zur Messung der Compliance unter assistierter Spontanatmung geeignet. Hierbei führen Änderungen um ±2 cmH2O zu genaueren Messergebnissen als Änderungen um ±1 cmH2O. Die Messung der Resistance und der Atemarbeit unter assistierter Beatmung sind mit der untersuchten Methode nicht mit akzeptabler Genauigkeit möglich. Das Verfahren könnte in automatisierter Form zur Verbesserung des Messwertes der Compliance bei Beatmungsgeräten oder, in Kombination mit einer verbesserten Methode zur Bestimmung der Resistance, zur kontinuierlichen Berechnung der Atemarbeit verwendet werden.

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Becher, Tobias: Bestimmung der Atemmechanik bei unterstützer Spontanatmung durch minimale Variation des Unterstützungsdrucks. 2014.

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