DE19717106A1

DE19717106A1 - Vorrichtung und Verfahren zur automatisierten Beatmung in der CPAP-Therapie

Info

Publication number: DE19717106A1
Application number: DE19717106A
Authority: DE
Original assignee: MAP GmbH
Current assignee: MAP GmbH
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 1998-10-29
Also published as: AU8014898A; JP2001521428A; EP0977608A1; DE19880497D2; US6530372B1; DE19880497B4; CA2287335A1; WO1998047554A1; AU741486B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatisierten Beatmung beispielsweise in der CPAP (continuous positive airway pressure)-Therapie. In der CPAP-Therapie wird fortwährend ein positiver Luftdruck auf die Atmungswege ausgeübt, wobei eine pneumatische Schienung der oberen Atemwege erreicht wird und obstruktive Schlaf-Apnoe (Atemstillstand während des Schlafens) vermieden werden soll. Das Druckniveau wird dabei individuell auf den Patien ten abgestimmt.

Es ist bekannt, daß ein kritischer Druck für einen Kollaps der oberen Atemwege existiert. Aus z. B. CHEST. Vol. 110, Seiten 1077-1088, Oktober 1996, ist es weiterhin bekannt, mittels CPAP-Therapie, die Schlaf-Apnoe zu verhindern, wobei ständig ein positiver Luftdruck oberhalb des kritischen Drucks dem Patienten im Schlaf zugeführt wird. Dabei wird davon ausgegangen, daß der kritische Druck für jeden Patien ten vor der Therapie bestimmt wird. Auch ist vorgesehen, den kritischen Druck nach der Behandlung zu messen, um den Er folg der Therapie zu beurteilen. Aus dem genannten Stand der Technik ist es ferner bekannt, den kritischen Luftdruck als Schnittpunkt einer Geraden durch Meßwerte des maximalen Atemgasflusses bei unterschiedlichem positiven Luftdruck, die in einem Diagramm über dem positiven Luftdruck aufgetra gen sind, mit der Achse dieses Druckes zu bestimmen.

Im Stand der Technik besteht jedoch der Nachteil, daß indi viduelle Änderungen des kritischen Punkts eines Patienten, z. B. verursacht durch auftretendes Schnarchen, Körperposi tionswechsel, Schlafphasenwechsel, Alkoholgenuß oder gesund heitliche Störungen während der Therapie nicht berücksich tigt werden können.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatisierten Beatmung, beispielsweise in der CPAP-Therapie, zur Verfügung zu stel len, wobei die Änderungen des kritischen Drucks während der Behandlung eines Patienten berücksichtigt werden.

Bei der Lösung geht die Erfindung von folgenden Grundgedan ken aus.

Während der Beatmung eines Patienten mit positivem Luftdruck wird in bestimmten zeitlichen Abständen der kritische Druck für einen Kollaps der oberen Atemwege bestimmt und das Beat mungsgerät so gesteuert, daß es in einem Druckbereich ober halb des kritischen Drucks arbeitet und somit eine Apnoe zu verlässig verhindert. Unter Berücksichtigung der aus dem Stand der Technik bekannten linearen Abhängigkeit des Atem gasflusses von dem angewandten positiven Luftdruck wird die ser in bestimmten Intervallen abgesenkt und Atemgasflußwerte bestimmt, durch die dann die Gerade zur Bestimmung des kri tischen Luftdrucks gezogen wird. Alternativ kann auch das Integral des Atemgasflusses während der Zeit der Druckände rung über dem positiven Luftdruck aufgetragen werden und die Gerade durch diese Werte gezogen werden. Der durch die Mes sung gewonnene kritische Luftdruck, der sich während der Therapie ändern kann, wird zur Steuerung des positiven Luft drucks des Beatmungsgeräts herangezogen.

Der Vorteil der Erfindung liegt in einer erhöhten Zuverläs sigkeit und Wirksamkeit der Beatmung bzw. der CPAP-Therapie und in einer größeren Sicherheit für den Patienten, da ins besondere ein geringerer Beatmungsdruck während der Beatmung ausreicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, das die Änderung des Atemgasflusses in Abhängigkeit der Absenkung des positiven Luftdrucks zeigt;

Fig. 2 ein Diagramm zur Bestimmung des kritischen Luft drucks aus den Maximalwerten der Atemgasflußkurve bzw. den Integralen der Atemgasflußkurve bei unter schiedlichem positivem Luftdruck und

Fig. 3 das erfindungsgemäße Beatmungsgerät in der Anwendung bei einem Patienten.

Fig. 1 zeigt den Einfluß unterschiedlichen positiven Luft drucks auf den Atemgasfluß zum und vom Patienten. In Fig. 1 ist bei einem positiven Luftdruck von 15 millibar (1A) ein normaler ungestörter Atemgasfluß 1a zu erkennen. Bei einer Absenkung des Luftdrucks auf 12 millibar (1B) während der Zeit von t₁ bis t₂ (z. B. während etwa 3 Atemzügen) ergibt sich in diesem Zeitintervall eine reduzierte Amplitude des Atemgasflusses 1b. Die weitere Absenkung des Druckes auf 10 millibar (1C) reduziert die Atemamplitude weiterhin zu dem Atemgasfluß in 1c. Nach einem Absenken des positiven Luft drucks auf 8 millibar (1D) ist der kritische Luftdruck er reicht. Das zeigt sich bei der Kurve 1d durch den Stillstand des Atemgasflusses in der Zeit von t₁ bis t₂, wobei Null wird. In den Kurven 1a bis 1c ist _max (Pfeile) von Null verschieden. In Fig. 1 sind die Druckabsenkungsintervalle t₁. . . t₂ in der Folge 1A . . . 1D übereinander dargestellt. Tatsächlich erfolgt diese Absenkung nacheinander in z. B. einer Periode, die 20 Atemzüge insgesamt für einen Absen kungszyklus mit 4 verschiedenen Druckwerten umfaßt. Dieser Zyklus wird beispielsweise nach jeweils 5 bis 10 min wieder holt.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm, aus dem der kritische Druck P_krit bestimmt werden kann. Durch Meßwerte von Atemgasflußkurven bei einem Programm zur Bestimmung des kritischen Drucks P_krit entsprechend Fig. 1 wird eine Gerade gelegt, die den geringsten Abstand zu den Meßwerten aufweist und die natür liche Streuung der Meßwerte ausgleicht. Die Meßpunkte werden während der Therapie aus Atemgasflußkurven bestimmt, bei denen _max von Null verschieden ist. Durch Extrapolation der Geraden kann somit der kritische Druck ohne Gefährdung des Patienten bestimmt werden.

Alternativ können auch die Integrale des Atemgasflusses wäh rend der Zeit von t₁ bis t₂ bestimmt und als Meßpunkte in das Diagramm eingetragen werden. Eine durch sie gezogene Ge rade führt gleichfalls im Schnittpunkt mit der Abszisse zum kritischen Druck P_krit.

Gemäß Fig. 3 wird das im Beatmungsgerät 1 mit der Beatmungs maske 2 erzeugte Atemgasflußsignal an einen Rechner 3 übergeben, der den kritischen Druck P_krit berechnet und den Sollwert des positiven Luftdrucks (1A) des Beatmungsgeräts so steuert, daß er entweder beibehalten wird oder entspre chend geändert wird. Die Messung des Atemgasflusses mit Druckabsenkung erfolgt in individuell auf den Patienten ab gestimmten zeitlichen Intervallen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum automatischen Bestimmen des kritischen Luftdrucks und zum Steuern des Beatmungsgerä tes kann sowohl in das Beatmungsgerät integriert sein als auch extern angeordnet sein.

Claims

1. Automatisiertes Beatmungsgerät (1), insbesondere für die CPAP-Therapie, mit einer Einrichtung (3) zum automati schen Bestimmen des kritischen Luftdruckes (P_krit) für einen Kollaps der oberen Atemwege während der Beatmung und zum Steuern des Beatmungsgeräts in einem Druckbe reich oberhalb des kritischen Luftdruckes (P_krit).

2. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zum automatischen Bestimmen des kritischen Luftdrucks (P_krit) und zum Steuern des Beat mungsgeräts in dem Beatmungsgerät (1) integriert ist.

3. Verfahren zum automatischen Beatmen in der CPAP-Therapie mit den Schritten:

(a) Bestimmen des kritischen Luftdrucks (P_krit) für einen Kollaps der oberen Atemwege während der Beat mung, und
(b) Steuern des positiven Luftdrucks (P) während der Be atmung, so daß er in einem Bereich oberhalb des kri tischen Luftdrucks (P_krit) liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kritische Luftdruck (P_krit) in folgenden Schritten bestimmt wird:

(a) Messen des Atemgasflusses () bei einem positiven Luftdruck (P), der eine vollkommene Öffnung der Atem wege gewährleistet,
(b) schrittweises Absenken des positiven Luftdrucks (P) und jeweiliges Messen des Atemgasflusses (),
(c) Bestimmen des jeweiligen Maximalwertes (_max) des Atemgasflusses (),
(d) Berechnen einer Geraden, die den geringsten Abstand zu den Maximalwerten (_max) aufweist, als Funktion des positiven Luftdruckes (P), und
(e) Bestimmen des kritischen Luftdrucks (P_krit) aus der Geraden bei dem Wert _max=0.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kritische Luftdruck (P_krit) in folgenden Schritten bestimmt wird:

(a) Messen des Atemgasflusses () bei einem positiven Luftdruck (P), der eine vollkommene Öffnung der Atem wege gewährleistet,
(b) schrittweises Absenken des positiven Luftdrucks (P) und jeweiliges Messen des Atemgasflusses (),
(c) Integrieren des jeweiligen Atemgasflusses () über die Zeit (t₂-t₁) der Absenkung des positiven Luft drucks (P),
(d) Berechnen einer Geraden, die den geringsten Abstand zu den Werten der Integrale aufweist, als Funktion des positiven Luftdrucks (P); und
(e) Bestimmen des kritischen Luftdrucks (P_krit) aus der Geraden bei dem Integralwert Null.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich net, daß die Absenkung des positiven Luftdruckes (1B, 1C) in zeitlichen Intervallen nach jeweiliger Rückkehr zu dem eingestellten Sollwert des positiven Luftdrucks (1A) erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Messung des Atemgasflusses () zur Ermittlung des kritischen Druckes (P_krit) in zeitlichen Intervallen erfolgt, die individuell auf den Patienten abgestimmt sind.