Nachrichten zum Mitnehmen
- Die Überwachung der Atemmechanik hilft bei der Beurteilung und Diagnose des Lungenzustands und der Beeinträchtigung sowie bei der Anpassung der Beatmungsgeräteeinstellungen
- Die beiden Hauptprodukte der Atemmechanik sind Compliance und Resistenz.
- Die Zeitkonstante beschreibt die Geschwindigkeit der Volumenänderung nach einer schrittweisen Druckänderung und ist das Produkt aus Widerstand und Compliance, gemessen bei Inspiration oder Exspiration.
- Die Exspirationszeitkonstante ist sehr nützlich für die Beurteilung der gesamten Atmungsmechanik und ihrer Veränderungen.
- Eine kurze Exspirationszeitkonstante zeigt eine Abnahme der Compliance an, während eine lange eine erhöhte Resistenz anzeigt.
Die Haupteigenschaften der Atemmechanik sind Compliance und Resistenz. Andere Eigenschaften wie Trägheit und Viskoelastizität spielen bei der herkömmlichen mechanischen Beatmung keine wesentliche Rolle und können daher ausgeschlossen werden. Die Atemmechanik wird normalerweise anhand des Atemwegsdrucks und -flusses gemessen. Daher umfasst die Beurteilung der Eigenschaften des Atmungssystems den Endotrachealtubus. In bestimmten Fällen können jedoch genauere Messungen erhalten werden, indem der Trachealdruck an der Carina verwendet wird, wodurch wir den Endotrachealtubus und den Atemwegswiderstand trennen können. Ösophagusdruck ermöglicht es uns, die Brustwand und Lungen Compliance zu teilen. Die statische Messung der Atemmechanik beruht auf endinspiratorischen und endexspiratorischen Verschlüssen, während die dynamische Messung die Methode der Anpassung der kleinsten Quadrate verwendet, um die Compliance und den Widerstand während der mechanischen Beatmung kontinuierlich zu bewerten, ohne dass ein Verschluss erforderlich ist (1, 2). Beide Methoden können nur bei passiven Patienten oder bei Patienten mit minimalem Inspirationsaufwand angewendet werden, da der muskuläre Teil des Inspirationsaufwands eines Patienten nicht mit dem Atemwegsdruck gemessen werden kann.
Compliance
Compliance (C) beschreibt die elastischen Eigenschaften des Atmungssystems einschließlich der Lunge und der Brustwand. Die statische Compliance (CSTAT) ist das Verhältnis zwischen einer Volumenänderung (VT) und der entsprechenden Änderung des Transmuraldrucks (ΔP). Die Änderung des transmuralen Drucks kann als Differenz zwischen dem Plateaudruck (PPLAT) und dem Gesamt-PEEP (PEEPTOT) berechnet werden, gemessen durch einen endeinspiratorischen bzw. endexspiratorischen Verschluss.
CSTAT = VT / ΔP = VT / (PPLAT – PEEPTOT)
Die Compliance-Dimension beträgt normalerweise ml / cmH2O. Die Elastizität (E) ist der Kehrwert der statischen Nachgiebigkeit.
E = ΔP / VT
Die statische Nachgiebigkeit kann dynamisch und kontinuierlich unter Verwendung der Methode der Anpassung der kleinsten Quadrate (LSF) gemessen werden (1, 2). Die LSF-Schätzungen der statischen Compliance sind normalerweise geringfügig niedriger als die Schätzungen, die mit der Okklusionsmethode erhalten wurden.
Bei Patienten mit einer normalen Lunge, die einer mechanischen Beatmung unterzogen werden, beträgt die CSTAT 50–60 ml / cmH2O (3). Bei ARDS, Atelektase, Pneumothorax, Lungenfibrose oder Brustwandsteifheit kann es zu einer verminderten Compliance kommen. ARDS-Patienten haben bei Aufnahme typischerweise einen CSTAT von etwa 35–45 ml / cmH2O (Tabelle 1). CSTAT nimmt mit dem ARDS-Schweregrad ab; Daher kann die Überwachung der Compliance bei ARDS-Patienten Informationen über das Volumen der belüfteten Lunge liefern (Baby-Lungen-Konzept).
Bei Lungenemphysem tritt eine Erhöhung der Compliance auf.
Resistenz
Widerstand (R) beschreibt den Widerstand gegen einen Gasstrom, der während der Inspiration in das Atmungssystem eintritt und durch Reibungskräfte verursacht wird. Der Widerstand wird als das Verhältnis zwischen dem Druck, der einen gegebenen Durchfluss antreibt, und der resultierenden Durchflussrate (V̇) berechnet.
R = ΔP / V̇
Die Abmessung des Widerstands beträgt normalerweise cmH2O / ( l / s).
Der Widerstand des Atmungssystems setzt sich hauptsächlich aus dem Widerstand der Atemwege und des Endotrachealtubus zusammen, da der Widerstand des Lungengewebes gering ist.
Der Widerstand kann nur im Volumenregelungsmodus mit einer konstanten Durchflussrate während der Inspiration berechnet werden.
RINSP = (PPEAK – PPLAT) / V̇INSP
Der Widerstand wird jedoch normalerweise kontinuierlich mit dem gemessen Anpassungsmethode der kleinsten Quadrate, die die Unterscheidung zwischen inspiratorischem und exspiratorischem Widerstand ermöglicht. Es ist normal, dass der Exspirationswiderstand aufgrund der Form des Atemwegsbaums höher ist als der Inspirationswiderstand. Eine große Diskrepanz zwischen Inspirations- und Exspirationswiderstand kann jedoch auf eine Einschränkung des Exspirationsflusses hinweisen.
Bei mechanisch beatmeten Patienten mit Bei einer normalen Lunge und einem künstlichen Atemweg beträgt der Inspirationswiderstand (RINSP) 10–15 cmH2O / (l / s) (3). Ein schmaler Endotrachealtubus oder die Verwendung eines Wärme- und Feuchtigkeitstauschers (HME) kann zu einem Anstieg des RINSP führen, der mit dem Fluss in einer exponentiellen Beziehung zunimmt (4). Eine falsche Positionierung oder ein Knicken des Endotrachealtubus kann ebenfalls den RINSP erhöhen. Ein erhöhter Atemwegswiderstand tritt bei COPD oder Asthma auf (Tabelle 1).
Zeitkonstante
Die Zeitkonstante (RC) beschreibt die Geschwindigkeit der Volumenänderung nach einer schrittweisen Druckänderung und kann sowohl beim Einatmen als auch beim Ausatmen gemessen werden. Die Dimension ist die in Sekunden ausgedrückte Zeit.
Aufgrund der Tatsache, dass eine schrittweise Druckänderung mit einer Volumenänderung gemäß einer Exponentialkurve verbunden ist, gibt die Exponentialfunktion an, dass 1, 2 und 1 erforderlich sind 3 Zeitkonstanten zur Änderung des Volumens um 63%, 86% und 95% der Gesamtvolumenänderung.
Unter der Annahme eines monokompartimentellen Lungenmodells ist RC das Produkt der Compliance und des Widerstands, gemessen bei Inspiration oder Exspiration.
RCINSP = CSTAT x RINSP
RCEXP = CSTAT x REXP
75% des abgelaufenen Atemzugvolumens liefern ein genaueres Ergebnis für die Zeitkonstante des langsamen Kompartiments (5, 6).
Aufgrund seiner Abhängigkeit von C und R ist RCEXP für die Beurteilung des Gesamtwerts sehr nützlich Atemmechanik und die Veränderungen in ihnen. Die Messung ist sowohl bei passiv als auch spontan atmenden Patienten genau, vorausgesetzt, es liegt eine passive Exspiration vor. Sie kann auch während der nichtinvasiven Beatmung gemessen werden, sofern keine unbeabsichtigten Leckagen vorliegen.
Typische Werte für RCEXP bei mechanisch beatmeten Patienten mit normaler Lunge sind 0,5–0,7 s. Eine kurze Zeitkonstante zeigt eine Abnahme der Compliance an, während eine lange Zeitkonstante bei erhöhtem Widerstand auftritt. Ein gemischter Zustand mit einer Abnahme der Compliance und einer Zunahme des Widerstands kann zu einem pseudonormalen RCEXP führen.
| Normale Lungen | ARDS | COPD | |
|---|---|---|---|
| Konformität (ml / cmH2O) | 50–60 | 35–45 | 50–70 |
| Widerstand (cmH2O / (l / s)) | 10–15 | 10–15 | 15–30 |
| Exspirationszeit Konstante (n) | 0,5–0,7 | 0,4–0,6 | 0,7–2,1 |
Hamilton Medical-Beatmungsgeräte messen den RCEXP Atemzug für Atemzug bei 75% des Exspirationsvolumens und verwenden die Methode zur Anpassung der kleinsten Quadrate zur kontinuierlichen Berechnung Compliance sowie inspiratorische und exspiratorische Resistenz Ance. Die Ergebnisse werden auf dem Überwachungsfeld und in der dynamischen Lunge angezeigt, und Trends für alle Variablen der Atemmechanik können angezeigt werden.
Darüber hinaus können Ärzte ihre eigenen Messungen von CSTAT und REXP mithilfe der Okklusionsmethode durchführen.
- Brunner J, Wolff G (1985) Eine einfache Methode zur Abschätzung der Compliance. Crit Care Med 13: 675-678 Iotti GA, Braschi A., Brunner J. X., Smits T., Olivei M., Palo A., Veronesi R. (1995) Atemmechanik durch kleinste Quadrate bei mechanisch beatmeten Patienten: Anwendungen während der Lähmung und während der Druckunterstützungsbeatmung. Intensive Care Med 21: 406-413 Arnal JM, Garnero A., Saoli M., Chatburn RL (2018). Parameter für die Simulation erwachsener Patienten während der mechanischen Beatmung. Respir Care (im Druck)
- Gerbeaux P., Gainnier M., Arnal J. M., Jean P., Sainty J. M. (2005) Wirkung von Helium-Sauerstoff-Gemischen auf Endotrachealtuben: eine In-vitro-Studie. J Biomech 38 (1): 33-7
- Brunner JX, Laubscher TP, Banner MJ, Iotti G, Braschi A (1995) Einfache Methode zur Messung der gesamten Exspirationszeitkonstante basierend auf der passiven Expirationsflussvolumenkurve. Crit Care Med 23: 1117-1122 Lourens MS, van den Berg B, Aerts JG, Verbraak AF, Hoogsteden HC, Bogaard JM (2000) Exspiratorische Zeitkonstanten bei mechanisch beatmeten Patienten mit und ohne COPD. Intensive Care Med 26 (11): 1612-1618