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WO2008052534A1 - Method and respirator for pressure-assisted spontaneous ventilation - Google Patents

Method and respirator for pressure-assisted spontaneous ventilation Download PDF

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Publication number
WO2008052534A1
WO2008052534A1 PCT/DE2007/001964 DE2007001964W WO2008052534A1 WO 2008052534 A1 WO2008052534 A1 WO 2008052534A1 DE 2007001964 W DE2007001964 W DE 2007001964W WO 2008052534 A1 WO2008052534 A1 WO 2008052534A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
ventilation
computer
airway
airway pressure
Prior art date
Application number
PCT/DE2007/001964
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marcelo Gama De Abreu
Thea Koch
Peter Markus Spieth
Original Assignee
Technische Universität Dresden
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universität Dresden filed Critical Technische Universität Dresden
Priority to DE112007003234T priority Critical patent/DE112007003234A5/en
Publication of WO2008052534A1 publication Critical patent/WO2008052534A1/en

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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. ventilators; Tracheal tubes
    • A61M16/021Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. ventilators; Tracheal tubes operated by electrical means
    • A61M16/022Control means therefor
    • A61M16/024Control means therefor including calculation means, e.g. using a processor

Definitions

  • the invention relates to a method and a ventilation device for pressure-assisted spontaneous breathing on the basis of a pressure assisted ventilation, wherein the ventilation by means of a breathing connection and a computer-integrated ventilation device connected thereto and wherein a pressure-supporting gas transmission over the breathing port at two different airway pressure levels with an upper level - an atrial peak pressure - and a lower level - corresponding to a end-expiratory airway pressure - is performed.
  • the spontaneously breathing assisting forms of ventilation can be carried out with different methods and differ from controlled forms of ventilation, which do not support spontaneous breathing.
  • Ventilation methods in the specification Putensen C, Hering R., Muders T., Wrigge H .: Assisted breathing is better in acute respiratory failure, Curr. Opin Crit Care Med. 2005; 11; 63-8 which describe two different forms of ventilation, Airway Pressure Release Ventilation (APRV) and Biphasic Intermittent Positive Airway Pressure (BIPAP), the latter being in the form of airway pressure.
  • APRV Airway Pressure Release Ventilation
  • BIPAP Biphasic Intermittent Positive Airway Pressure
  • p) time (t) curve is shown in Fig. 1a are used.
  • the two ventilation methods are characterized by two different, constantly spaced airway pressure levels (CPAPs): an upper CPAP Level High (CPAP Level 1) and a lower CPAP Level Low (CPAP) 2 level. between which spontaneous breathing can take place without restriction.
  • CPAPs constantly spaced airway pressure levels
  • the degree of pressure assistance results from the duration of the existence of the two airway pressure levels 1, 2 and the tidal volume (English tidal volume) V ⁇ during the two ventilation methods.
  • the tidal volume VT in turn depends on respiratory physiological conditions and the constant difference between the two airway pressure levels.
  • BIPAP two-phase positive airway pressure ventilation
  • airway pressure is varied between two levels - the CPAP Level High and the CPAP Level Low.
  • the tidal volume is also varied, with the two pressure levels 1, 2 exhibiting fluctuations 3 at their set level.
  • Tidal volume per se depends on the pressure variation and mechanical properties of the respiratory system. Spontaneous breathing can be unrestricted in this mode but is not systematically supported by the ventilator in a breath-synchronous manner.
  • FIG. 1b an airway pressure (p) time (t) curve for constant pressure assist ventilation PSV with two prior art airway pressure levels is shown, with the two pressure levels 1,2 as level constant and equidistant values 5, 7 and the peak airway pressure values 5 are formed equidistantly in chronological order.
  • Spontaneous breathing can be unrestricted in this mode, but it is systematically supported breath-synchronously by the ventilator when the patient's inspiratory effort, called trigger 4, is detected by the ventilator.
  • the sighs 6 may be generated by generating a peak airway pressure level 6 above the upper pressure level 1, called sigh, at a regular interval.
  • a problem of the methods which are characterized at the same time by a comprehensive, beyond a simple respiratory recognition outgoing feedback system, is the adaptation of the ventilator in the actual state using predefined time variables, resulting in a constancy in the desired state. After the adaptation of the ventilator and the achievement of the desired state, therefore, a rigid support of the respiration takes place, i. The result is a monotonous form of ventilation.
  • computer-aided feedback algorithms used are complex, difficult to implement, and associated with increased costs.
  • a device for assessing the applied air pressure in automated ventilation by positive airway pressure is described in the publication WO 00/24446, whereby the applied airway pressure varies by means of the device is set so that at least three different pressure values are set. For these pressure values, the corresponding respiratory gas flow is measured. It is judged from the relation of the measured respiratory gas flow value to one another whether the applied airway pressure is below or above an optimal pressure level or whether the applied airway pressure corresponds to the optimum pressure level.
  • the device can be used in setting the optimal airway pressure in respiratory devices for CPAP therapy.
  • the invention has for its object to provide a method and a ventilation device for pressure-assisted spontaneous breathing, which are designed so suitable that an improved pressure support is realized without taking into account extensive feedback between pressure or flow changes and the ventilation device. So a rigid support of breathing should be avoided.
  • a random order can be used as a given variation pattern via a random pressure value generator.
  • the predetermined variation pattern can be formed fractally.
  • the predetermined variation pattern can be formed according to an arbitrary distribution or a sequence of absolute values.
  • variable pressure assist ventilation a different airway pressure Dv n can be generated with each breath.
  • variable pressure assist ventilation with an internal computer alone
  • variable pressure assist ventilation with an external control of the variation pattern with respect to the respirator
  • internal sensors of the ventilator may measure flow and airway pressure monitor, wherein based on trigger criteria within programmable means a detection is performed, when an inspiration in the form of a pressure change and / or a flow is present, to which the respirator responds with the variable pressure support ventilation.
  • variable print support has the following steps:
  • a pressure / flow monitoring is performed by the ventilation device, in the triggering step at least one pressure change signal and / or flow signal - an inspiration - the pressure and / or flow trigger is activated, whose / the signals are supplied to the internal or external computer, in the case of trigger stop, the monitoring of pressure and flow changes in the region of the respiratory connection is continued latently; in the query step triggering the trigger, queries are made about the next pressure assistance, from the sequence in the ventilation pattern output step the respiration variation pattern is released from an appropriate memory;
  • the signaling of the pressure support is output with the adopted ventilation variation pattern
  • variable pressure assistance is generated and the variable pressure assist ventilation is performed via the breathing port, the last three steps being executed in a module for providing pressure support levels, which may be assigned to either the internal computer or the external computer.
  • variation patterns of the support pressure can also be contained in one of its external memories, with which a second externally prepared variant of the variable pressure support ventilation can be carried out.
  • this can be used as a so-called main computer, which constantly polls the internal computer of the ventilator after the start of a breath - a flow or a pressure difference - and delivers the heights of the airway pressure levels Pv n to be generated.
  • the pressure or flow generator is responsible for generating the predetermined airway pressure p Vn , and the pressure or flow sensors constantly monitor the variable pressure assist ventilation. Furthermore, there is at least one module for providing pressure support levels for variable pressure assist ventilation associated with either the internal or external computer.
  • the invention makes it possible, without extensive feedback system, i. without adjusting the ventilation pattern to the measured respiration of a patient or to a particular measurement variable or measurement parameter, to control the variation of pressure support in the ventilator, the variation being established prior to the start of the ventilation process, and the mean of the pressure support values being freely selectable ,
  • variable pressure assist ventilation not only an improvement in lung function, but also a faster weaning of the patient from the mechanical ventilation can be achieved, resulting in shorter ventilation times.
  • Uneven spontaneous breathing by means of variable assist pressure values may result in an improvement in venous return and cardiac output.
  • Excessively pressure-assisted breaths can eventually contribute to the opening of collapsed lung areas.
  • 1a shows an airway pressure (p) time (t) curve with two fixed breathing pressure levels for a two-phase positive airway pressure ventilation and spontaneous breathing according to the prior art
  • FIG. 2 shows an airway pressure (p) time (t) curve for a constant pressure support ventilation PSV and involved sighs with two fixed set
  • FIG. 3 shows an airway pressure (p) time (t) curve for the method according to the invention with a variable pressure assist ventilation with multiple respiratory peak pressure levels, a fixed end expiratory airway pressure value and time-variable adjustable assist pressure values,
  • FIG. 4 shows an airway pressure (p) -time (t) curve during the constant pressure-assisted breathing PSV and lung function parameters in the case of a respiratory insufficiency according to FIG.
  • FIG. 5 shows an airway pressure (p) -time (t) curve during ventilation with variable pressure assist ventilation and lung function parameters in the case of a respiratory insufficiency according to FIG.
  • Fig. 6 is a schematic representation of the ventilation device according to the invention.
  • FIG. 7 shows a flow chart about the method in the ventilation device.
  • FIGS. 3 and 6 are considered together.
  • the respiration takes place according to FIG. 6 by means of a respiratory connection 21 and a computer-integrated respiration device 20 connected thereto, wherein a pressure-supporting gas transmission via the respiratory connection 21 to two different airway pressure levels with an upper respiratory Level 1 - corresponding to a peak airway pressure - and a lower level 2 - corresponding to a end-expiratory airway pressure - is performed.
  • a random sequence can be used as a given variation pattern via a random pressure value generator.
  • the predetermined variation pattern can be formed fractally.
  • the pattern of the airway support variation according to the invention can thus also be arbitrarily set, so that three or more support pressure levels are generated.
  • the airway pressure values p Vn on three or more pressure levels of support are pvi varies Pv2, Pv3, Pvm in the pressure level, whereby the respective pressure level of support structure is in chronological order not equidistant, but depends on the trigger 4, raised and formed.
  • Both sigh pv m 6 with maximum support, eg with a pressure increase of, for example, 35 cmH 2 O column, and free spontaneous breathing at the respiratory travel pressure value pv3 can be generated with largely avoided support at different time intervals from the previous pressure support level the airway pressure 2 represents the end-expiratory pressure level p 0 .
  • the form of the associated respiratory gas flow may be different for generating the airway pressure values. In this case, a different form of the airway pressure values, as shown in Fig. 3, train, the respective peak values pvm remain at the same level, so that therefore also different A temgashneformen can be used.
  • FIG. 4 shows the airway pressure (p) time (t) curve during the prior art constant assistive pressure ventilation PSV and the pulmonary function parameters in respiratory insufficiency, where spontaneous breathing with the same pressure p K is supported for each breath Comparison with the following FIG. 5.
  • FIG. 5 shows an airway pressure (p) time (t) curve during respiration with the variable pressure assist ventilation of the present invention and pulmonary function parameters in respiratory failure.
  • p time
  • t variable pressure assist ventilation
  • FIG. 4 shows the course of the almost constant airway pressure pK recorded over approximately 35 seconds. It differs from the course of the airway pressure p Vn during the variable pressure support ventilation according to the invention on the same model according to FIG. 5.
  • the mean value 8 of the support pressure in FIG. 5 and the mean support pressure 8 'in FIG. 4 are almost identical in the two ventilation methods, but the variable pressure support ventilation in FIG. 5 leads to better gas exchange and better lung mechanics Comparison between the parameters extensibility (narrow elastance) in mbar / l and resistance (engl, resistance) in mbar / l / s in the lungs of a test person shows.
  • the respiration device 20 shown in FIG. 6 for pressure-assisted spontaneous breathing on the basis of a pressure assisted ventilation contains a respiratory connection 21, wherein the respiration takes place by means of the respiratory connection 21 and a computer-integrated ventilation device 20 connected thereto and wherein a pressure-assisting gas transmission via the respiration connection 21 at two different airway pressure levels with an upper level 1 - corresponding to the peak airway pressure - and a lower level 2 - according to the end-expiratory airway pressure - is performed at a support pressure.
  • the variation patterns of the support pressure may also be contained in one of its external memories 27, with which the second variant of the variable pressure support ventilation can be performed.
  • Variant 2 in the variant with the external computer 26 - Variant 2 - this can be designed as a so-called main computer, which constantly polls the internal computer 24 of the ventilator 20 after the start of a breath and provides the amount of support pressure.
  • the pressure generator 22 is responsible for generating the predetermined airway pressure Pv, and the pressure sensor (s) 23 is constantly monitoring / monitoring the breathing pattern.
  • the flowchart with step sequence shown in FIG. 7 shows the sequence of events in the context of the variable pressure assist ventilation according to the invention with an external control of the variation pattern with respect to the respiration device 20.
  • the internal sensors 23 of the ventilation device 20 monitor the flow and airway pressure. Based on trigger criteria, it is recognized when the patient begins to inhale, that is, if there are already or still pressure change and / or flow signals, whereupon the respirator 20 responds with computer-supplied variable pressure assistance.
  • the level of the variable pressure support can be transmitted to the internal computer 24 of the ventilation device 20 with the external computer 26 and, according to variant 1, generated by the internal computer 24 or retrieved from the memory 25.
  • the step sequence consists in the following: In the monitoring step 30, a pressure / flow monitoring by the ventilation device 20.
  • the triggering step 31 the breathing effort in the form of pressure change and / or flow signals is detected by the pressure or flow sensor and after exceeding the trigger threshold, a signal internal or external computer 24,26 supplied. If the trigger threshold is not exceeded, the monitoring is continued latently.
  • queries are made about the next pressure assistance, from the sequence in the ventilation pattern output step 33, the ventilation pattern is released from an appropriate memory 25,27.
  • the setting step 34 the signaling of the variable pressure assistance with the adopted ventilation pattern is output so that the variable pressure support is generated in the generation step 35 and the variable pressure support ventilation is performed via the ventilation connection 21.
  • the Three steps 33, 34, 35 are executed in a print support level delivery module 36, which is part of either the internal computer 24 or the external computer 26.
  • a reduction in mortality can be achieved by improving the respiratory function, faster weaning of the patients from mechanical ventilation, and shorter residence times of patients in the intensive care unit.
  • the lung function with respect to the gas exchange ie the arterial oxygenation or CO 2 -Elimination of the mechanical properties of the lungs, for example, the resistance and the elasticity and the reduction of the work of breathing can be improved.

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Abstract

The invention relates to a method and a respirator for pressure-assisted spontanous ventilation based on a pressure support ventilation, wherein the respiration is effected by means of a respiration attachment and, connected to the latter, a computer-integrated respirator, and wherein a pressure-assisting gas transfer takes place via the respiration attachment at two different airway pressure levels, with an upper level corresponding to an airway peak pressure and a lower level corresponding to an end-expiratory airway pressure. The object is to achieve improved pressure support without taking into consideration complicated feedback between pressure or flow changes and the respirator, and to avoid rigid support of the breathing. The solution is that, during the spontaneous ventilation, a variable pressure support ventilation is carried out by means of a variation pattern of the airway pressure pVn with n = 1, 2, 3,..., m from breath to breath in the respirator (20), wherein the variation pattern of the airway pressure pVn is established according to a predefined distribution and controlled by means of a computer (24, 26), and wherein the values of the airway pressure pvn form a time-dependent, predefined mean value (8).

Description

Verfahren und Beatmungseinrichtung zur druckunterstützten Spontanatmung Method and ventilation device for pressure-assisted spontaneous breathing
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Beatmungseinrichtung zur druckunterstützten Spontanatmung auf der Basis einer Druckunterstützungsbeatmung, wobei die Beatmung mittels eines Beatmungsanschlusses und einer daran angeschlossenen computerintegrierten Beatmungseinrichtung erfolgt und wobei eine druckunter- stützende Gasübertragung über den Beatmungsanschluss auf zwei unterschiedlichen Atemwegsdruckniveaus mit einem oberen Niveau - entsprechend einem A- temwegsspitzendruck - und einem unteren Niveau - entsprechend einem endexspi- ratorischen Atemwegsdruck - durchgeführt wird. Die Spontanatmung assistierende Beatmungsformen können mit unterschiedlichen Verfahren durchgeführt werden und unterscheiden sich von kontrollierten Beatmungsformen, welche die Spontanatmung nicht unterstützen.The invention relates to a method and a ventilation device for pressure-assisted spontaneous breathing on the basis of a pressure assisted ventilation, wherein the ventilation by means of a breathing connection and a computer-integrated ventilation device connected thereto and wherein a pressure-supporting gas transmission over the breathing port at two different airway pressure levels with an upper level - an atrial peak pressure - and a lower level - corresponding to a end-expiratory airway pressure - is performed. The spontaneously breathing assisting forms of ventilation can be carried out with different methods and differ from controlled forms of ventilation, which do not support spontaneous breathing.
Die meisten der herkömmlichen Verfahren unterstützen die Spontanatmung des am Beatmungsgerät angeschlossenen Patienten durch Erzeugung eines konstanten Atemwegsdruckes bzw. Atemgasflusses. Daraus resultiert ein Atemmuster, das sich monoton verhält. Andere Verfahren zur Unterstützung der Spontanatmung bei beatmeten Patienten können sich an den Bedarf des Patienten bzw. an definierten Zielvariablen anpassen. Dabei können Atemwegsdruck bzw. Atemgasfluss kontinuierlich gemessen werden. Über einen integrierten Controller mit entsprechenden programmtechnischen Mitteln kann das Minutenvolumen konstant gehalten, Komponenten der Lungenmechanik optimiert oder der Gasaustausch durch umfangreiche Rückkopplungssysteme verbessert werden. Charakteristisch an den bekannten Formen der druckunterstützten Spontanatmung ist die Tatsache, dass nach einer Anpassungsphase das Atemmuster konstant bleibt.Most of the conventional methods support the spontaneous breathing of the patient connected to the ventilator by creating a constant airway pressure. This results in a breathing pattern that behaves monotonously. Other methods of assisting spontaneous breathing in ventilated patients may adapt to the needs of the patient or defined target variables. Airway pressure or respiratory gas flow can be continuously measured. By means of an integrated controller with appropriate program-technical means, the minute volume can be kept constant, components of the lung mechanics can be optimized or the gas exchange can be improved by extensive feedback systems. Characteristic of the known forms of pressure-supported spontaneous breathing is the fact that after an adjustment phase, the breathing pattern remains constant.
Es sind Beatmungsverfahren in der Druckschrift Putensen C, Hering R., Muders T., Wrigge H.: Assisted breathing is better in acute respiratory failure, Curr. Opin Crit Care Med. 2005; 11; 63-8 beschrieben, in denen zwei unterschiedliche Beatmungsformen, nämlich einer Atemwegsdrucknachlassbeatmung (engl. Airway Pressure Release Ventilation - APRV) und eine Zweiphasen positive Atemwegs- druckbeatmung (engl. Biphasic Intermittent Positive Airway Pressure - BIPAP), wobei Letztere in Form einer Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve in Fig. 1a gezeigt ist, eingesetzt werden. Die beiden Beatmungsverfahren zeichnen sich durch zwei unterschiedliche konstant beabstandete Atemwegsdruckniveaus (engl. Continuous Positive Airway Pressure Level - CPAP): einem oberen Niveau 1 des Atemwegsdrucks (engl. CPAP Level High) und einem unteren Niveau 2 des Atemwegsdrucks (engl. CPAP Level Low) aus, zwischen denen die Spontanatmung uneingeschränkt stattfinden kann. Das Maß der Druckunterstützung ergibt sich aus der Zeitdauer des Bestehens der beiden Atemwegsdruckniveaus 1 ,2 und dem Atemzugvolumen (engl. tidal volume) Vτ während der beiden Beatmungsverfahren. Das Atemzugvolumen VT hängt wiederum von respirationsphysiologischen Gegebenheiten und der konstanten Differenz zwischen den beiden Atemwegsdruckniveaus ab.There are ventilation methods in the specification Putensen C, Hering R., Muders T., Wrigge H .: Assisted breathing is better in acute respiratory failure, Curr. Opin Crit Care Med. 2005; 11; 63-8 which describe two different forms of ventilation, Airway Pressure Release Ventilation (APRV) and Biphasic Intermittent Positive Airway Pressure (BIPAP), the latter being in the form of airway pressure. p) time (t) curve is shown in Fig. 1a are used. The two ventilation methods are characterized by two different, constantly spaced airway pressure levels (CPAPs): an upper CPAP Level High (CPAP Level 1) and a lower CPAP Level Low (CPAP) 2 level. between which spontaneous breathing can take place without restriction. The degree of pressure assistance results from the duration of the existence of the two airway pressure levels 1, 2 and the tidal volume (English tidal volume) V τ during the two ventilation methods. The tidal volume VT in turn depends on respiratory physiological conditions and the constant difference between the two airway pressure levels.
Bei der Zweiphasen positiven Atemwegsdruckbeatmung BIPAP wird der Atemwegsdruck zwischen zwei Niveaus - dem oberen Druckniveau (engl. CPAP Level High) und dem unteren Druckniveau (engl. CPAP Level Low) - variiert. Durch die Änderungen des Atemwegsdruckes wird auch das Atemzugvolumen variiert, wobei die beiden Druckniveaus 1 ,2 auf ihrem eingestellten Niveau Schwankungen 3 auf- weisen. Das Atemzugvolumen hängt per se von der Druckvariation und den mechanischen Eigenschaften des respiratorischen Systems ab. Die Spontanatmung kann in diesem Modus uneingeschränkt stattfinden, wird aber vom Beatmungsgerät nicht systematisch atemzugssynchron unterstützt.In two-phase positive airway pressure ventilation, BIPAP, airway pressure is varied between two levels - the CPAP Level High and the CPAP Level Low. As a result of the changes in the airway pressure, the tidal volume is also varied, with the two pressure levels 1, 2 exhibiting fluctuations 3 at their set level. Tidal volume per se depends on the pressure variation and mechanical properties of the respiratory system. Spontaneous breathing can be unrestricted in this mode but is not systematically supported by the ventilator in a breath-synchronous manner.
In Fig. 1 b ist eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve für eine konstante Druckunterstützungsbeatmung PSV (engl. Pressure Support Ventilation) mit zwei Atemwegsdruckniveaus nach dem Stand der Technik dargestellt, wobei die beiden Druckniveaus 1,2 als niveaukonstante und voneinander gleichabständige Werte 5,7 und die Atemwegsspitzendruckwerte 5 in zeitlicher Reihenfolge gleichabständig ausge- bildet sind. Die Spontanatmung kann in diesem Modus uneingeschränkt stattfinden, wird aber vom Beatmungsgerät systematisch atemzugssynchron unterstützt, wenn eine Einatmungsbemühung des Patienten, sogenannte Trigger 4, vom Beatmungsgerät detektiert wird.In Fig. 1b, an airway pressure (p) time (t) curve for constant pressure assist ventilation PSV with two prior art airway pressure levels is shown, with the two pressure levels 1,2 as level constant and equidistant values 5, 7 and the peak airway pressure values 5 are formed equidistantly in chronological order. Spontaneous breathing can be unrestricted in this mode, but it is systematically supported breath-synchronously by the ventilator when the patient's inspiratory effort, called trigger 4, is detected by the ventilator.
Es ist in der Druckschrift Putensen C, Mutz N., Putensen-Himmer G., Zinseriing J.: Spontaneous breathing during ventilatory support improves ventilation-perfusion distributes in patients with acute respiratory distress Syndrome, Am. J. Respir. Crit. Care med 1999; 159; 1241-1248 ein Vergleich zwischen den Beatmungsverfahren: der Atemwegsdrucknachlassbeatmung APRV beziehungsweise der Zweiphasen positive Atemwegsdruckbeatmung BIPAP einerseits und andererseits der konstanten Druckunterstützungsbeatmung PSV beschrieben, wobei bei Letzterer, wie in - A -It is in the publication Putensen C, Mutz N., Putensen-Himmer G., Zinseriing J .: Spontaneous breathing during ventilatory support improves ventilation-perfusion distributes in patients with acute respiratory distress syndrome, Am. J. Respir. Crit. Care med 1999; 159; 1241-1248 a comparison between the ventilation methods: the respiratory pressure reduction ventilation APRV and the two-phase positive airway pressure ventilation BIPAP on the one hand and on the other hand the constant pressure support ventilation PSV described, the latter, as in - A -
Fig. 1b gezeigt ist, nur ein unteres Atemwegsdruckniveau verwendet wird und bei jeder spontanen Inspiration ein höheres Atemwegsdruckniveau von begrenzter Dauer generiert wird und dabei bei jeder vom Beatmungsgerät gemessenen Inspiration die Spontanatmung unterstützt wird, was eine Synchronie zwischen Patient und Beatmungsgerät voraussetzt. Es wird beschrieben, dass zum Einen die Atem- wegsdrucknachlassbeatmung APRV beziehungsweise Zweiphasen positive Atem- wegsdruckbeatmung BIPAP gegenüber der konstanten Druckunterstützungsbeatmung PSV hinsichtlich des Gasaustausches zu besseren Ergebnissen führen und zum Anderen die konstante Druckunterstützungsbeatmung PSV keinen wesentli- chen Vorteil im Vergleich zur vollständig kontrollierten Beatmung bringen sollen. Dabei wird die Entkopplung von Spontanatmung und maschinell generierten Atemzügen für ein besseres Ventilation/Perfusion-Verhältnis in der Lunge für notwendig erachtet. Es wird in der Druckschrift eingeschätzt, dass die Erzeugung eines negativen intrathorakalen Druckes erforderlich sei, um den venösen Rückfluss und die Lungenperfusion zu verbessern, was bei der konstanten Druckunterstützungsbeatmung PSV nicht möglich wäre, da bei der konstanten Druckunterstützungsbeatmung PSV jeder Atemzug mit einem relativ hohen positiven Druck unterstützt wird.1b, only a lower airway pressure level is used, and with each spontaneous inspiration, a higher airway pressure level of limited duration is generated, and with each inspiration measured by the ventilator, spontaneous breathing is supported, which requires synchrony between the patient and the ventilator. It is described that on the one hand the respiratory pressure reduction respiratory ventilation APRV or two-phase positive respiratory pressure ventilation BIPAP compared to the constant pressure assisted ventilation PSV with regard to the gas exchange lead to better results and on the other hand the constant pressure support ventilation PSV bring no significant advantage compared to the completely controlled ventilation should. The decoupling of spontaneous breathing and machine-generated breaths for a better ventilation / perfusion ratio in the lungs is considered necessary. It is stated in the document that generation of a negative intrathoracic pressure is required to improve venous return and lung perfusion, which would not be possible with constant pressure assisted ventilation PSV, since with constant pressure assisted ventilation PSV, each breath is relatively high positive Printing is supported.
Trotz dieser negativen Bewertung ist in der Druckschrift Patroniti N. et al: Sigh im- proves gas exchange and lung volume in patients with acute respiratory distress Syndrome undergoing pressure Support Ventilation, Anesthesiology 2002;393;788- 794 beschrieben, dass, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die konstante Druckunterstützungsbeatmung PSV in einer Kombination mit fest vorgegebenen Seufzern 6, d.h. mit kurzfristigen Erhöhungen des Atemwegsdruckes über das obere Druckniveau 1 hinaus und mit längerer Zeitdauer, wobei die Seufzer 6 in festen Abständen maschinell erzeugt werden, durchaus zu einer Verbesserung des Gasaustausches in der Lunge bei spontan atmenden Patienten mit akutem Lungenversagen führen kann. Der Mechanismus dieser Verbesserung wird am ehesten durch die Rekrutierung kollabierter Lungenareale erklärt, da eine Steigerung des venösen Rückflus- ses nicht zu erwarten ist. Dabei wird auch unter Anwendung von Seufzern 6 in Kombination mit der konstanten Druckunterstützungsbeatmung PSV eine Redukti- on der respiratorischen Frequenz ermöglicht. Da bei niedrigem Atemantrieb die Synchronie zwischen Beatmungsgerät und Patient verbessert wird, könne dieser Umstand den positiven Effekt der Kombination zumindest partiell erklären.Despite this negative assessment, Patroniti N. et al: Sigh implants gas exchange and volume in patients with acute respiratory distress syndrome undergoing pressure support ventilation, Anesthesiology 2002; 393; 788-794 describes that, as shown in FIG 2, the constant pressure assisted breathing PSV in combination with fixed sighs 6, ie with short-term increases in airway pressure beyond the upper pressure level 1 and with a longer duration, with the sighs 6 machined at fixed intervals, is quite an improvement gas exchange in the lungs in spontaneously breathing patients with acute respiratory failure. The mechanism of this improvement is best explained by the recruitment of collapsed lung areas, as an increase in venous return is not expected. Sighing 6 in combination with the constant pressure assisted ventilation PSV also causes a reduction on the respiratory frequency allows. Since the synchrony between the ventilator and the patient is improved with low respiratory drive, this circumstance could at least partially explain the positive effect of the combination.
Dazu ist in Fig.2 eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve für die konstante Druckunterstützungsbeatmung PSV mit einem involvierten Seufzer 6 und zwei druckkonstanten Atemwegsdruckniveaus 1,2 dargestellt, wobei bei der konstanten Druckunterstützungsbeatmung PSV das Niveau der Unterstützung jedes einzelnen Atemzuges adjustiert wird, um das gewünschte Atemzugsvolumen zu erreichen. Die Seufzer 6 können erzeugt werden, indem ein oberhalb des oberen Druckniveaus 1 , liegendes, als Seufzer bezeichnetes Atemwegsspitzendruckniveau 6 in regelmäßigem Abstand generiert wird.2 shows an airway pressure (p) time (t) curve for the constant pressure assisted breathing PSV with an involved sigh 6 and two pressure constant airway pressure levels 1,2, wherein at the constant pressure assisted ventilation PSV the level of support of each individual breath adjusted to achieve the desired tidal volume. The sighs 6 may be generated by generating a peak airway pressure level 6 above the upper pressure level 1, called sigh, at a regular interval.
Ein Problem der genannten Verfahren bestehen darin, dass sie ein Beatmungs- muster generieren, welches monoton erzeugt wird, was bedeutet, dass eine Konstanz des Strömungs- bzw. Druckprofils von Atemzug zu Atemzug resultiert und so ein monotones Atemmuster entstehen kann. Dieses monotone Atemmuster bewirkt jedoch einen Verlust der intrinsischen Variabilität des respiratorischen Systems.One problem of the methods mentioned is that they generate a respiration pattern that is generated monotonically, which means that a constancy of the flow or pressure profile results from breath to breath and thus a monotonous breathing pattern can arise. However, this monotonous breathing pattern causes a loss of the intrinsic variability of the respiratory system.
Ein Problem der Verfahren, die sich gleichzeitig durch ein umfangreiches, über eine einfache Atmungserkennung hinausgehendes Rückkopplungssystem auszeichnen, ist die Anpassung des Beatmungsgerätes im Ist-Zustand anhand vordefinierter Zeitvariablen, was zu einer Konstanz im Soll-Zustand führt. Nach der Anpassung des Beatmungsgerätes und dem Erreichen des Soll-Zustandes findet deswegen eine starre Unterstützung der Atmung statt, d.h. es resultiert eine monotone Beatmungsform. Außerdem sind eingesetzte computergestützte Rückkopplungsalgorithmen komplex, schwierig zu implementieren und mit erhöhten Kosten verbunden.A problem of the methods, which are characterized at the same time by a comprehensive, beyond a simple respiratory recognition outgoing feedback system, is the adaptation of the ventilator in the actual state using predefined time variables, resulting in a constancy in the desired state. After the adaptation of the ventilator and the achievement of the desired state, therefore, a rigid support of the respiration takes place, i. The result is a monotonous form of ventilation. In addition, computer-aided feedback algorithms used are complex, difficult to implement, and associated with increased costs.
Eine Vorrichtung zur Beurteilung des anliegenden Luftdrucks bei der automatisier- ten Beatmung durch positiven Atemwegsdruck ist in der Druckschrift WO 00/24446 beschrieben, wobei mittels der Vorrichtung der anliegende Atemwegsdruck variiert wird, so dass mindestens drei unterschiedliche Druckwerte eingestellt werden. Für diese Druckwerte wird der entsprechende Atemgasfluss gemessen. Aus der Relation des gemessenen Atemgasflusswertes zueinander wird beurteilt, ob der anliegende Atemwegsdruck unterhalb oder oberhalb eines optimalen Druckniveaus liegt oder ob der anliegende Atemwegsdruck dem optimalen Druckniveau entspricht. Die Vorrichtung kann bei der Einstellung des optimalen Atemwegsdrucks in Beat- mungsgeräten für die CPAP-Therapie verwendet werden.A device for assessing the applied air pressure in automated ventilation by positive airway pressure is described in the publication WO 00/24446, whereby the applied airway pressure varies by means of the device is set so that at least three different pressure values are set. For these pressure values, the corresponding respiratory gas flow is measured. It is judged from the relation of the measured respiratory gas flow value to one another whether the applied airway pressure is below or above an optimal pressure level or whether the applied airway pressure corresponds to the optimum pressure level. The device can be used in setting the optimal airway pressure in respiratory devices for CPAP therapy.
Ein Problem besteht darin, dass der Atemwegsdruck, der durch dieses System ge- neriert wird, bei gleich bleibenden Bedürfnissen des Patienten konstant bleibt.One problem is that the airway pressure generated by this system remains constant with the patient's needs remaining constant.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Beatmungseinrichtung zur druckunterstützten Spontanatmung anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass eine verbesserte Druckunterstützung realisiert wird, ohne eine umfangreiche Rückkopplung zwischen Druck- oder Strömungsänderungen und der Beatmungseinrichtung zu berücksichtigen. So soll eine starre Unterstützung der Atmung vermieden werden.The invention has for its object to provide a method and a ventilation device for pressure-assisted spontaneous breathing, which are designed so suitable that an improved pressure support is realized without taking into account extensive feedback between pressure or flow changes and the ventilation device. So a rigid support of breathing should be avoided.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 10 gelöst. In dem Verfahren zur druckunterstützten Spontanatmung auf der Basis einer Druckunterstützungsbeatmung, wobei die Beatmung mittels eines Beatmungsanschlusses und einer daran angeschlossenen computerintegrierten Beatmungseinrichtung erfolgt und wobei eine druckunterstützende Gasübertragung über den Be- atmungsanschluss auf zwei unterschiedlichen Atemwegsdruckniveaus mit einem oberen Niveau - entsprechend einem Atemwegsspitzendruck - und einem unteren Niveau - entsprechend einem endexspiratorischen Atemwegsdruck - durchgeführt wird, wird gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 während der Spontanatmung eine variable Druckunterstützungsbeatmung mittels eines Variationsmusters des Atemwegsdrucks pVn mit n = 1 ,2,3,...,m von Atemzug zu Atemzug in der Beatmungseinrichtung durchgeführt, wobei das Variationsmuster des Atemwegsdruckes pVn nach einer vorgegebenen Verteilung festgelegt und mittels eines Computers gesteuert wird und wobei die Werte des Atemwegsdrucks pVn einen zeitabhängigen, vorgegebenen Mittelwert bilden.The object is solved by the features of claims 1 and 10. In the method of pressure-assisted spontaneous breathing based on pressure assist ventilation, wherein the ventilation is via a breathing port and a computer integrated ventilator connected thereto and wherein a pressure assisting gas transmission via the breathing port to two different airway pressure levels having an upper level corresponding to a peak airway pressure According to the characterizing part of claim 1, during spontaneous breathing, variable pressure assist ventilation is performed by means of a variation pattern of the airway pressure p Vn with n = 1, 2, 3,..., breath to breath performed the respiratory device, wherein the variation pattern of the airway pressure p Vn is determined according to a predetermined distribution and controlled by a computer and wherein the values of the airway pressure p Vn form a time-dependent, predetermined mean value.
Der endexspiratorische Atemwegsdruck p0 der variablen Druckunterstützungsbeatmung kann sowohl mit p0 konstant gehalten als auch während der Beatmung mit Po ≠ const. = pov variiert werden.The end-expiratory airway pressure p 0 of the variable pressure-assisted ventilation can be kept constant both at p 0 and during ventilation with Po ≠ const. = pov can be varied.
Mittels programmtechnischer Mittel im Computer kann als vorgegebenes Variati- onsmuster eine Zufallsreihenfolge über einen Zufallsdruckwertegenerator eingesetzt werden.By means of program technology in the computer, a random order can be used as a given variation pattern via a random pressure value generator.
Mittels programmtechnischer Mittel im Computer kann das vorgegebene Variationsmuster fraktal ausgebildet werden.By means of programmatic means in the computer, the predetermined variation pattern can be formed fractally.
Mittels programmtechnischer Mittel im Computer kann das vorgegebene Variationsmuster nach einer beliebigen Verteilung oder einer Reihenfolge von absoluten Werten ausgebildet werden.By means of programming means in the computer, the predetermined variation pattern can be formed according to an arbitrary distribution or a sequence of absolute values.
Während der Durchführung einer erfindungsgemäßen variablen Druckunterstützungsbeatmung kann bei jedem Atemzug ein unterschiedlicher Atemwegsdruck Dvn erzeugt werden.During the implementation of a variable pressure assist ventilation according to the invention, a different airway pressure Dv n can be generated with each breath.
Bei einer ersten zugehörigen Variante der variablen Druckunterstützungsbeatmung mit einem internen Computer allein kann die zu erzeugenden Atemwegsdruckwerte Pvn mit n = 1 ,2,3,...,m aus einem internen Speicher abgefragt bzw. durch den Computer selbst generiert werden.In a first associated variant of variable pressure assist ventilation with an internal computer alone, the airway pressure values Pv n to be generated with n = 1, 2, 3,..., M can be queried from an internal memory or generated by the computer itself.
Bei der variablen Druckunterstützungsbeatmung mit einer in Bezug auf die Beat- mungseinrichtung externen bzw. internen Kontrolle des Variationsmusters können interne Sensoren der Beatmungseinrichtung den Strömungs- und Atemwegsdruck überwachen, wobei anhand von Triggerkriterien innerhalb von programmtechnischen Mitteln eine Erkennung durchgeführt wird, wann eine Inspiration in Form einer Druckänderung und/oder einer Strömung vorhanden ist, worauf die Beatmungseinrichtung mit der variablen Druckunterstützungsbeatmung reagiert.In variable pressure assist ventilation with an external control of the variation pattern with respect to the respirator, internal sensors of the ventilator may measure flow and airway pressure monitor, wherein based on trigger criteria within programmable means a detection is performed, when an inspiration in the form of a pressure change and / or a flow is present, to which the respirator responds with the variable pressure support ventilation.
Die variable Druckunterstützung weist folgende Schritte auf:The variable print support has the following steps:
- Im ersten Überwachungsschritt erfolgt eine Druck-/Strömungsüberwachung durch die Beatmungseinrichtung, im Triggerungsschritt wird über mindestens ein Druckänderungssignal und/oder Strömungssignal - eine Inspiration - der Druck- und/oder Strömungstrigger aktiviert, dessen/deren Signale dem internen oder externen Computer zugeführt werden, wobei bei Auslösungsstop die Überwachung von Druck- und Strömungsänderungen im Bereich des Beatmungsanschlusses latent weitergeführt wird, - im Abfrageschritt, der die Triggerung auslöst, erfolgen Abfragen über die nächste Druckunterstützung, aus deren Folge im Beatmungsmusterausgabe- schritt das Beatmungsvariationsmuster aus einem zutreffenden Speicher freigegeben wird,In the first monitoring step, a pressure / flow monitoring is performed by the ventilation device, in the triggering step at least one pressure change signal and / or flow signal - an inspiration - the pressure and / or flow trigger is activated, whose / the signals are supplied to the internal or external computer, in the case of trigger stop, the monitoring of pressure and flow changes in the region of the respiratory connection is continued latently; in the query step triggering the trigger, queries are made about the next pressure assistance, from the sequence in the ventilation pattern output step the respiration variation pattern is released from an appropriate memory;
- im Festlegungsschritt wird die Signalisierung der Druckunterstützung mit dem übernommenen Beatmungsvariationsmuster ausgegeben,in the setting step, the signaling of the pressure support is output with the adopted ventilation variation pattern,
- im Erzeugungsschritt wird die variable Druckunterstützung erzeugt und über den Beatmungsanschluss die variable Druckunterstützungsbeatmung durchgeführt, wobei die letzten drei Schritte in einem Modul zur Lieferung der Druckunterstüt- zungsniveaus, das entweder dem internen Computer oder dem externen Computer zugeordnet sein kann, abgearbeitet werden.in the generating step, the variable pressure assistance is generated and the variable pressure assist ventilation is performed via the breathing port, the last three steps being executed in a module for providing pressure support levels, which may be assigned to either the internal computer or the external computer.
In der Beatmungseinrichtung zur druckunterstützten Spontanatmung auf der Basis einer Druckunterstützungsbeatmung mit einem Beatmungsanschluss, wobei die Beatmung mittels des Beatmungsanschlusses und der daran angeschlossenen computerintegrierten Beatmungseinrichtung erfolgt und wobei eine druckunterstüt- zende Gasübertragung über den Beatmungsanschluss auf zwei unterschiedlichen Atemwegsdruckniveaus mit einem oberen Niveau - entsprechend einem Atem- wegsspitzendruck - und einem unteren Niveau - entsprechend einem endexspiratorischen Atemwegsdruck - durchgeführt wird, nach dem Verfahren nach Anspruch 1 , enthält gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 10 die Beatmungseinrichtung einen Druck-/Strömungs-Generator, mindestens einen Druck-/Strömungssensor sowie einen Computer mit mindestens einem Speicher, wobei in dem Speicher des Computers mindestens ein Variationsmuster des Unter- Stützungsdruckes nach einer vorgegebenen Verteilung gespeichert ist, und/oder programmtechnische Mittel im Computer vorhanden sind, die während des Betriebes der Beatmungseinrichtung das Variationsmuster für eine variable Druckunterstützungsbeatmung generieren, wobei die zugehörigen Atemwegsdruckwerte pvn mit n = 1 ,2,3,...,m einen zeitabhängigen, definierten Mittelwert bilden und wobei der endexspiratorische Atemwegsdruck p0 auf einem unteren Niveau mit p0 ≠ const. = Pov variabel oder mit po = const. konstant einstellbar ist.In the ventilator for pressure-assisted spontaneous breathing on the basis of a pressure support ventilation with a respiratory connection, wherein the respiration takes place by means of the respiratory connection and the computer-integrated ventilator connected thereto and wherein a pressure-assisted respiration According to the method of claim 1, according to the characterizing part of claim 10, the respirator includes a respirator at two different airway pressure levels having an upper level corresponding to a peak airway pressure and a lower level corresponding to end-expiratory airway pressure Pressure / flow generator, at least one pressure / flow sensor and a computer with at least one memory, wherein in the memory of the computer at least one variation pattern of the sub-support pressure is stored according to a predetermined distribution, and / or program-technical means are present in the computer which generate during the operation of the ventilator, the variation pattern for a variable pressure assist ventilation, wherein the associated airway pressure values pv n with n = 1, 2,3, ..., m form a time-dependent, defined average and wherein the end-expiratory airway pressure p 0 at a lower level with p 0 ≠ const. = Pov variable or with po = const. is constantly adjustable.
Wahlweise können in einem in die Beatmungseinrichtung integrierbaren externen Computer auch Variationsmuster des Unterstützungsdruckes in einem seiner ex- ternen Speicher enthalten sein, mit dem eine zweite extern vorbereitete Variante der variablen Druckunterstützungsbeatmung durchführbar ist.Optionally, in an external computer which can be integrated into the respiration device, variation patterns of the support pressure can also be contained in one of its external memories, with which a second externally prepared variant of the variable pressure support ventilation can be carried out.
Bei der zweiten Variante mit dem externen Computer kann dieser als so genannter Hauptcomputer eingesetzt werden, der den internen Computer der Beatmungsein- richtung ständig nach dem Beginn eines Atemzugs - einer Strömung oder eines Druckunterschiedes - abfragt und die Höhen der zu erzeugenden Atemwegsdruckniveaus Pvn liefert.In the second variant with the external computer, this can be used as a so-called main computer, which constantly polls the internal computer of the ventilator after the start of a breath - a flow or a pressure difference - and delivers the heights of the airway pressure levels Pv n to be generated.
Der Druck- bzw. Strömungs-Generator ist für die Erzeugung des vorgegebenen Atemwegsdrucks pVn verantwortlich, und die Druck- bzw. Strömungssensoren ü- berwachen ständig die variable Druckunterstützungsbeatmung. Des Weiteren ist zumindest ein Modul zur Lieferung der Druckunterstützungsniveaus für die variable Druckunterstützungsbeatmung vorhanden, das entweder dem internen oder dem externen Computer zugeordnet ist.The pressure or flow generator is responsible for generating the predetermined airway pressure p Vn , and the pressure or flow sensors constantly monitor the variable pressure assist ventilation. Furthermore, there is at least one module for providing pressure support levels for variable pressure assist ventilation associated with either the internal or external computer.
Die Erfindung ermöglicht es, ohne umfangreiches Rückkopplungssystem, d.h. ohne eine Anpassung des Beatmungsmusters an die gemessene Atmung eines Patienten bzw. zu einer bestimmten Messvariable oder zu einem Messparameter, die Variation der Druckunterstützung in der Beatmungseinrichtung zu steuern, wobei die Variation vor Beginn des Beatmungsprozesses festgelegt wird und der Mittelwert der Druckunterstützungswerte frei gewählt werden kann.The invention makes it possible, without extensive feedback system, i. without adjusting the ventilation pattern to the measured respiration of a patient or to a particular measurement variable or measurement parameter, to control the variation of pressure support in the ventilator, the variation being established prior to the start of the ventilation process, and the mean of the pressure support values being freely selectable ,
Dabei wird die Spontanatmung mit unterschiedlichen Atemwegsdruckniveaus unterstützt, jedoch nicht mittels eines umfangreichen Rückkopplungsmechanismus, was die Wiederherstellung und Aufrechterhaltung der Variabilität des Atemmusters in jeder Situation ermöglicht. Dabei kann die Spontanatmung wie beschrieben mit der Veränderung des Unterstützungsdrucks sowohl ohne Druckunterstützung stattfinden als auch maximal unterstützt werden.It supports spontaneous breathing with different airway pressure levels, but not with an extensive feedback mechanism, which allows recovery and maintenance of the variability of the breathing pattern in any situation. Spontaneous respiration can take place as described with the change of the support pressure both without pressure support as well as maximally supported.
Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, dass durch die Wiederherstellung und Auf- rechterhaltung der Variation des Atemmusters bei der variablen Druckunterstützungsbeatmung nicht nur eine Verbesserung der Lungenfunktion, sondern auch eine schnellere Entwöhnung des Patienten von der maschinellen Beatmung erreicht werden kann, so dass kürzere Beatmungszeiten resultieren. Die ungleichmäßige Spontanatmung mittels variabler Unterstützungsdruckwerte kann zu einer Verbesserung des venösen Rückflusses und der Herzleistung führen. Überproportional druckunterstützte Atemzüge können schließlich zu der Eröffnung kollabierter Lungenareale beitragen.The invention opens up the possibility that by restoring and maintaining the variation of the breathing pattern in the variable pressure assist ventilation not only an improvement in lung function, but also a faster weaning of the patient from the mechanical ventilation can be achieved, resulting in shorter ventilation times. Uneven spontaneous breathing by means of variable assist pressure values may result in an improvement in venous return and cardiac output. Excessively pressure-assisted breaths can eventually contribute to the opening of collapsed lung areas.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels mehrerer Zeichnun- gen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1a eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve mit zwei fest eingestellten Atem- wegsdruckniveaus für eine Zweiphasen positive Atemwegsdruckbeatmung und Spontanatmung nach dem Stand der Technik,The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment by means of several drawings. Show it: 1a shows an airway pressure (p) time (t) curve with two fixed breathing pressure levels for a two-phase positive airway pressure ventilation and spontaneous breathing according to the prior art,
Fig. 1 b eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve für eine konstante Druckunterstützungsbeatmung PSV und mit zwei fest eingestellten Atemwegsdruckni- veaus nach dem Stand der Technik,1 b an airway pressure (p) time (t) curve for a constant pressure assisted ventilation PSV and with two fixed airway pressure levels according to the prior art,
Fig. 2 eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve für eine konstante Druckunterstüt- zungsbeatmung PSV und involvierten Seufzern mit zwei fest eingestelltenFIG. 2 shows an airway pressure (p) time (t) curve for a constant pressure support ventilation PSV and involved sighs with two fixed set
Atemwegsdruckniveaus nach dem Stand der Technik,Airway pressure levels according to the prior art,
Fig. 3 eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve für das erfindungsgemäße Verfahren mit einer variablen Druckunterstützungsbeatmung mit mehreren Atem- wegsspitzendruckniveaus, einem fest eingestellten endexspiratorischen A- temwegsdruckwert und zeitvariabel einstellbaren Unterstützungsdruckwerten,3 shows an airway pressure (p) time (t) curve for the method according to the invention with a variable pressure assist ventilation with multiple respiratory peak pressure levels, a fixed end expiratory airway pressure value and time-variable adjustable assist pressure values,
Fig.4 eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve während der konstanten Druckunter- Stützungsbeatmung PSV und Lungenfunktionsparameter bei respiratorischer Insuffizenz nach Fig.2,4 shows an airway pressure (p) -time (t) curve during the constant pressure-assisted breathing PSV and lung function parameters in the case of a respiratory insufficiency according to FIG.
Fig. 5 eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve während der Beatmung mit variabler Druckunterstützungsbeatmung und Lungenfunktionsparameter bei respira- torischer Insuffizenz nach Fig.3,5 shows an airway pressure (p) -time (t) curve during ventilation with variable pressure assist ventilation and lung function parameters in the case of a respiratory insufficiency according to FIG.
Fig. 6 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Beatmungseinrichtung undFig. 6 is a schematic representation of the ventilation device according to the invention and
Fig. 7 einen Flussdiagramm über das Verfahren in der Beatmungseinrichtung. Im Folgenden werden die Fig. 3 und Fig. 6 gemeinsam betrachtet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur druckunterstützten Spontanatmung auf der Basis einer Druckunterstützungsbeatmung erfolgt die Beatmung gemäß Fig. 6 mittels eines Beatmungsanschlusses 21 und einer daran angeschlossenen compu- terintegrierten Beatmungseinrichtung 20, wobei eine druckunterstützende Gasübertragung über den Beatmungsanschluss 21 auf zwei unterschiedlichen Atemwegs- druckniveaus mit einem oberen Niveau 1 - entsprechend einem Atemwegsspitzen- druck - und einem unteren Niveau 2 - entsprechend einem endexspiratorischen Atemwegsdruck - durchgeführt wird.7 shows a flow chart about the method in the ventilation device. In the following, FIGS. 3 and 6 are considered together. In the method according to the invention for pressure-assisted spontaneous breathing on the basis of a pressure assist ventilation, the respiration takes place according to FIG. 6 by means of a respiratory connection 21 and a computer-integrated respiration device 20 connected thereto, wherein a pressure-supporting gas transmission via the respiratory connection 21 to two different airway pressure levels with an upper respiratory Level 1 - corresponding to a peak airway pressure - and a lower level 2 - corresponding to a end-expiratory airway pressure - is performed.
Erfindungsgemäß wird gemäß Fig. 3 während der Spontanatmung eine variable Druckunterstützungsbeatmung mittels eines Variationsmusters des Atemwegsdrucks Pvn mit n = 1,2,3,...,m von Atemzug zu Atemzug in der Beatmungseinrichtung 20 durchgeführt, wobei das Variationsmuster des Atemwegsdruckes pvn nach einer vorgegebenen Verteilung festgelegt und mittels eines Computers 24,26 gemäß Fig. 6 gesteuert wird und wobei die Werte des Atemwegsdrucks pvn einen zeitabhängigen, vorgegebenen Mittelwert 8 bilden.According to the invention, during spontaneous breathing, variable pressure assist ventilation is performed by means of a variation pattern of the airway pressure Pv n with n = 1,2,3,..., M from breath to breath in the ventilator 20, the variation pattern of airway pressure pv n is determined according to a predetermined distribution and controlled by means of a computer 24,26 as shown in FIG. 6 and wherein the values of the airway pressure pvn form a time-dependent, predetermined mean value 8.
Der endexspiratorische Atemwegsdruck p0 2 kann sowohl mit Po = const. konstant gehalten als auch während der Beatmung mit p0 ≠ const. = pOv variiert werden.The end-expiratory airway pressure p 0 2 can be used both with Po = const. kept constant as well as during ventilation with p 0 ≠ const. = p O v be varied.
Mittels programmtechnischer Mittel in einem der Computer 24,26 kann als vorgegebenes Variationsmuster eine Zufallsreihenfolge über einen Zufallsdruckwertege- nerator eingesetzt werden.By means of program technology in one of the computers 24, 26, a random sequence can be used as a given variation pattern via a random pressure value generator.
Auch kann mittels programmtechnischer Mittel im Computer 24,26 das vorgegebene Variationsmuster fraktal ausgebildet werden.Also, by means of programming means in the computer 24, 26 the predetermined variation pattern can be formed fractally.
Es kann des Weiteren mittels programmtechnischer Mittel im Computer 24,26 das vorgegebene Variationsmuster nach einer beliebigen Verteilung oder einer Reihenfolge von absoluten Werten ausgebildet werden. Das Muster der erfindungsgemäßen Atemwegsunterstützungsvariation kann somit auch beliebig festgelegt werden, so dass drei oder mehrere Unterstützungsdruckniveaus erzeugt werden.It can further be formed by means of programming means in the computer 24,26 the predetermined variation pattern according to an arbitrary distribution or a sequence of absolute values. The pattern of the airway support variation according to the invention can thus also be arbitrarily set, so that three or more support pressure levels are generated.
In Fig. 3 werden die Atemwegsdruckwerte pVn auf drei oder mehreren Druckunterstützungsniveaus pvi,Pv2,Pv3,Pvm in der Druckhöhe variiert, wobei deren jeweiliger Druckunterstützungsniveauaufbau in zeitlicher Reihenfolge nicht gleichabständig, sondern vom Trigger 4 abhängig, ausgelöst und ausgebildet wird. Dabei können sowohl Seufzer pvm 6 mit einer maximalen Unterstützung, z.B. mit einem Druckan- stieg von z.B. 35cmH2O-Säule als auch eine freie Spontanatmung bei dem Atem- wegsdruckwert pv3 bei weitgehend vermiedener Unterstützung in unterschiedlichem Zeitabstand zum vorhergehenden Druckunterstützungsniveau erzeugt werden, wobei der Atemwegsdruck 2 das endexspiratorische Druckniveau p0 darstellt. Die Form des zugehörigen Atemgasflusses kann zur Erzeugung der Atemwegsdruck- werte unterschiedlich sein. Dabei kann sich eine andere Form der Atemwegsdruckwerte, als in Fig. 3 dargestellt ist, ausbilden, wobei die jeweiligen Spitzenwerte pvm auf gleichem Niveau bleiben, so dass demzufolge auch unterschiedliche A- temgasflussformen einsetzbar sind.In Fig. 3, the airway pressure values p Vn on three or more pressure levels of support are pvi varies Pv2, Pv3, Pvm in the pressure level, whereby the respective pressure level of support structure is in chronological order not equidistant, but depends on the trigger 4, raised and formed. Both sigh pv m 6 with maximum support, eg with a pressure increase of, for example, 35 cmH 2 O column, and free spontaneous breathing at the respiratory travel pressure value pv3 can be generated with largely avoided support at different time intervals from the previous pressure support level the airway pressure 2 represents the end-expiratory pressure level p 0 . The form of the associated respiratory gas flow may be different for generating the airway pressure values. In this case, a different form of the airway pressure values, as shown in Fig. 3, train, the respective peak values pvm remain at the same level, so that therefore also different A temgasflussformen can be used.
Die Fig.4 zeigt die Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve während der konstanten Druckunterstützungsbeatmung PSV nach dem Stand der Technik und die Lungenfunktionsparameter bei respiratorischer Insuffizienz, wobei bei jedem Atemzug die Spontanatmung mit gleichem Druck pκ unterstützt wird, zu einem Vergleich zur nachfolgenden Fig. 5.FIG. 4 shows the airway pressure (p) time (t) curve during the prior art constant assistive pressure ventilation PSV and the pulmonary function parameters in respiratory insufficiency, where spontaneous breathing with the same pressure p K is supported for each breath Comparison with the following FIG. 5.
In Fig. 5 werden eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve während der Beatmung mit der erfindungsgemäßen variablen Druckunterstützungsbeatmung und Lungenfunktionsparameter bei respiratorischer Insuffizienz gezeigt. Bei jedem Atemzug wird ein unterschiedlicher Atemwegsdruck pvn erzeugt, wobei der Mittelwert 8 der Un- terstützungsdruckwerte pvn mit den Atemwegsspitzendruckwerten von herkömmlichen Beatmungsverfahren verglichen werden kann. Um den Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren zur variablen Druckunterstützungsbeatmung und den herkömmlichen Beatmungsverfahren zu verdeutlichen, wird in der Fig. 4 der Verlauf des nahezu konstanten Atemweg- drucks pK, der über ca. 35 Sekunden aufgezeichnet ist, gezeigt. Er unterscheidet sich vom Verlauf des Atemwegsdrucks pVn während der erfindungsgemäßen variablen Druckunterstützungsbeatmung am gleichen Modell nach Fig. 5.FIG. 5 shows an airway pressure (p) time (t) curve during respiration with the variable pressure assist ventilation of the present invention and pulmonary function parameters in respiratory failure. With each breath, a different airway pressure pv n is generated, wherein the mean value 8 of the assist pressure values pv n can be compared with the airway peak pressure values of conventional ventilation methods. In order to clarify the difference between the method according to the invention for variable pressure assist ventilation and the conventional ventilation methods, FIG. 4 shows the course of the almost constant airway pressure pK recorded over approximately 35 seconds. It differs from the course of the airway pressure p Vn during the variable pressure support ventilation according to the invention on the same model according to FIG. 5.
Der Mittelwert 8 des Unterstützungsdrucks in Fig. 5 und der mittlere Unterstüt- zungsdruck 8' in Fig. 4 sind bei den beiden Beatmungsverfahren nahezu identisch, jedoch führt die variable Druckunterstützungsbeatmung in Fig.5 zu einem besseren Gasaustausch und zu einer besseren Lungenmechanik, was ein Vergleich zwischen den Parametern Dehnbarkeit (eng. elastance) in mbar/l und Widerstand (engl, resistance) in mbar/l/s in der Lunge eines Probanden zeigt. Bei gleich hoch eingestellten mittlerem Unterstützungsdrücken 8' in Fig.4 und Mittelwert 8 in Fig.5 sind in Fig.5 bei erfindungsgemäßer variabler Druckunterstützungsbeatmung wesentlich höhere Atemzugsvolumen Vτ (250ml), wesentlich niedrigere Parameter der Lungendehnbarkeit (Elastance = 75mbar/l) und Atemwegswiderstände (Resistance = 9mbar/l/s) möglich. PaO2 und PaCO2 sowie der pH-Wert sind Blutgaswerte des Probanden, die in Fig. 4 und Fig. 5 gleiche Werte aufweisen, wobei PaO2 der arterielle Sauerstoff-Partialdruck und PaCO2 der arterielle Kohlendioxid-Partikeldruck ist.The mean value 8 of the support pressure in FIG. 5 and the mean support pressure 8 'in FIG. 4 are almost identical in the two ventilation methods, but the variable pressure support ventilation in FIG. 5 leads to better gas exchange and better lung mechanics Comparison between the parameters extensibility (narrow elastance) in mbar / l and resistance (engl, resistance) in mbar / l / s in the lungs of a test person shows. At the same high-set middle support Press 8 'in Figure 4 and Figure 5 are mean 8 in Figure 5 in the case of inventive variable pressure support ventilation much higher tidal volume V τ (250ml), much lower parameter of lung compliance (elastance = 75 mbar / l) and Airway resistance (Resistance = 9mbar / l / s) possible. PaO 2 and PaCO 2 and the pH are blood gas values of the subject having the same values in Figs. 4 and 5, where PaO 2 is the arterial oxygen partial pressure and PaCO 2 is the arterial carbon dioxide particle pressure.
Die in Fig. 6 dargestellte Beatmungseinrichtung 20 zur druckunterstützten Spon- tanatmung auf der Basis einer Druckunterstützungsbeatmung enthält einen Beat- mungsanschluss 21 , wobei die Beatmung mittels des Beatmungsanschlusses 21 und einer daran angeschlossenen computerintegrierten Beatmungseinrichtung 20 erfolgt und wobei eine druckunterstützende Gasübertragung über den Beatmungs- anschluss 21 auf zwei unterschiedlichen Atemwegsdruckniveaus mit einem oberen Niveau 1 - entsprechend dem Atemwegsspitzendruck - und einem unteren Niveau 2 - entsprechend dem endexspiratorischen Atemwegsdruck - bei einem Unterstützungsdruck durchgeführt wird.The respiration device 20 shown in FIG. 6 for pressure-assisted spontaneous breathing on the basis of a pressure assisted ventilation contains a respiratory connection 21, wherein the respiration takes place by means of the respiratory connection 21 and a computer-integrated ventilation device 20 connected thereto and wherein a pressure-assisting gas transmission via the respiration connection 21 at two different airway pressure levels with an upper level 1 - corresponding to the peak airway pressure - and a lower level 2 - according to the end-expiratory airway pressure - is performed at a support pressure.
Erfindungsgemäß enthält die Beatmungseinrichtung 20 einen Druck-/Strömungs- Generator 22, einen Druck-/Strömungssensor 23 sowie einen Computer 24 mit mindestens einem Speicher 25, wobei in dem Speicher 25 des Computers 24 mindestens ein Variationsmuster des Unterstützungsdruckes nach einer vorgegebenen Verteilung gespeichert ist, und/oder programmtechnische Mittel im Computer 24 vorhanden sind, die während des Betriebes der Beatmungseinrichtung 20 das Va- riationsmuster für eine variable Druckunterstützungsbeatmung generieren, wobei die zugehörigen Atemwegsdruckwerte Pvn mit n = 1,2,3,... ,m einen zeitabhängigen, definierten Mittelwert bilden und wobei der endexspiratorische Atemwegsdruck p0 auf einem unteren Niveau mit p0 = const. konstant gehalten als auch während der Beatmung mit p0 ≠ const. = pov variabel einstellbar ist.According to the invention, the ventilation device 20 includes a pressure / flow generator 22, a pressure / flow sensor 23 and a computer 24 having at least one memory 25, wherein stored in the memory 25 of the computer 24 at least one variation pattern of the support pressure according to a predetermined distribution, and / or program-technical means are present in the computer 24, which generate during the operation of the ventilation device 20 rationsmuster for a variable pressure support ventilation, wherein the associated airway pressure values Pv n with n = 1,2,3, ..., m is a time-dependent , and the end-expiratory airway pressure p 0 at a lower level with p 0 = const. const kept constant as well during ventilation with p ≠ 0. = pov is variably adjustable.
Bei einer zugehörigen Variante - der Variante 1 - mit dem internen Computer 24 allein werden z.B. die erfindungsgemäßen, zu erzeugenden Unterstützungsdruckwerte aus dem internen Speicher 25 abgefragt bzw. durch den Computer 24 selbst generiert.In an associated variant - variant 1 - with the internal computer 24 alone, e.g. the support pressure values according to the invention to be generated are queried from the internal memory 25 or generated by the computer 24 itself.
Ebenso können in einem zweiten in die Beatmungseinrichtung 20 integrierbaren externen Computer 26 auch die Variationsmuster des Unterstützungsdruckes in einem seiner externen Speicher 27 enthalten sein, mit dem die zweite Variante der variablen Druckunterstützungsbeatmung durchgeführt werden kann.Likewise, in a second external computer 26 that can be integrated into the ventilation device 20, the variation patterns of the support pressure may also be contained in one of its external memories 27, with which the second variant of the variable pressure support ventilation can be performed.
Bei der Variante mit dem externen Computer 26 - Variante 2 - kann dieser als so genannter Hauptcomputer, der den internen Computer 24 der Beatmungseinrichtung 20 ständig nach dem Beginn eines Atemzuges abfragt und die Höhe des Unterstützungsdrucks liefert, ausgebildet sein. Der Druck- bzw. Strömungs-Generator 22 ist für die Erzeugung des vorgegebenen Atemwegsdrucks Pv verantwortlich, und der/die Druck- bzw. Strömungssensor/en 23 überwacht/überwachen das Atemmuster ständig.In the variant with the external computer 26 - Variant 2 - this can be designed as a so-called main computer, which constantly polls the internal computer 24 of the ventilator 20 after the start of a breath and provides the amount of support pressure. The pressure generator 22 is responsible for generating the predetermined airway pressure Pv, and the pressure sensor (s) 23 is constantly monitoring / monitoring the breathing pattern.
Das in Fig. 7 dargestellte Flussdiagramm mit Schrittfolge zeigt die Abfolge von Ereignissen im Rahmen der erfindungsgemäßen variablen Druckunterstützungsbeatmung mit einer in Bezug auf die Beatmungseinrichtung 20 externen bzw. internen Kontrolle des Variationsmusters. Die internen Sensoren 23 der Beatmungseinrichtung 20 überwachen den Strö- mungs- und Atemwegsdruck. Anhand von Triggerkriterien wird erkannt, wann der Patient mit der Einatmung beginnt, d.h. wenn bereits oder noch Druckänderungs- und/oder Strömungssignale vorhanden sind, woraufhin die Beatmungseinrichtung 20 mit einer computervorgegebenen variablen Druckunterstützung reagiert. Das Niveau der variablen Druckunterstützung kann nach Variante 2 mit dem externen Computer 26 dem internen Computer 24 der Beatmungseinrichtung 20 übertragen und nach Variante 1 durch den eigenen internen Computer 24 generiert bzw. aus dem Speicher 25 abgerufen werden. Die Schrittfolge besteht in Folgendem: Im Überwachungsschritt 30 erfolgt eine Druck-/Strömungsüberwachung durch die Beatmungseinrichtung 20. Im Triggerungsschritt 31 wird über den Druck- oder Strömungssensor die Atembemühung in Form von Druckänderungs- und/oder Strömungssignalen erkannt und nach Überschreiten der Triggerschwelle ein Signal dem internen oder externen Computer 24,26 zugeführt. Sollte die Triggerschwelle nicht überschritten werden, so wird die Überwachung latent weitergeführt. Im Ab- frageschritt 32, der von der Triggerung ausgelöst wird, erfolgen Abfragen über die nächste Druckunterstützung, aus deren Folge im Beatmungsmusterausgabeschritt 33 das Beatmungsmuster aus einem zutreffenden Speicher 25,27 freigegeben wird. Im Festlegungsschritt 34 wird die Signalisierung der variablen Druckunterstützung mit dem übernommenen Beatmungsmuster ausgegeben, so dass im Erzeugungs- schritt 35 die variable Druckunterstützung erzeugt wird und über den Beatmungs- anschluss 21 die variable Druckunterstützungsbeatmung durchgeführt wird. Die drei Schritte 33,34,35 werden in einem Modul 36 zur Lieferung der Druckunterstützungsniveaus abgearbeitet, das ein Teil entweder des internen Computers 24 oder des externen Computers 26 ist.The flowchart with step sequence shown in FIG. 7 shows the sequence of events in the context of the variable pressure assist ventilation according to the invention with an external control of the variation pattern with respect to the respiration device 20. The internal sensors 23 of the ventilation device 20 monitor the flow and airway pressure. Based on trigger criteria, it is recognized when the patient begins to inhale, that is, if there are already or still pressure change and / or flow signals, whereupon the respirator 20 responds with computer-supplied variable pressure assistance. According to variant 2, the level of the variable pressure support can be transmitted to the internal computer 24 of the ventilation device 20 with the external computer 26 and, according to variant 1, generated by the internal computer 24 or retrieved from the memory 25. The step sequence consists in the following: In the monitoring step 30, a pressure / flow monitoring by the ventilation device 20. In the triggering step 31, the breathing effort in the form of pressure change and / or flow signals is detected by the pressure or flow sensor and after exceeding the trigger threshold, a signal internal or external computer 24,26 supplied. If the trigger threshold is not exceeded, the monitoring is continued latently. In the query step 32, which is triggered by the trigger, queries are made about the next pressure assistance, from the sequence in the ventilation pattern output step 33, the ventilation pattern is released from an appropriate memory 25,27. In the setting step 34, the signaling of the variable pressure assistance with the adopted ventilation pattern is output so that the variable pressure support is generated in the generation step 35 and the variable pressure support ventilation is performed via the ventilation connection 21. The Three steps 33, 34, 35 are executed in a print support level delivery module 36, which is part of either the internal computer 24 or the external computer 26.
Mit der Erfindung können als deren Folge eine Senkung der Mortalität durch eine Verbesserung der respiratorischen Funktion, eine schnellere Entwöhnung der Patienten von der mechanischen Beatmung sowie kürzere Aufenthaltszeiten von Patienten auf der Intensivstation erreicht werden.As a result of the invention, a reduction in mortality can be achieved by improving the respiratory function, faster weaning of the patients from mechanical ventilation, and shorter residence times of patients in the intensive care unit.
Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass die Lungenfunktion in Bezug auf den Gasaustausch, d.h. der arteriellen Oxygenierung bzw. Cθ2-Elimination der mechanischen Eigenschaften der Lungen, z.B. des Widerstandes und der Dehnbarkeit sowie der Reduktion der Atemarbeit verbessert werden. Further advantages of the invention are that the lung function with respect to the gas exchange, ie the arterial oxygenation or CO 2 -Elimination of the mechanical properties of the lungs, for example, the resistance and the elasticity and the reduction of the work of breathing can be improved.
Bezugszeichen listeReference number list
1 oberes Druckniveau1 upper pressure level
2 unteres Druckniveau2 lower pressure level
3 Druckschwankungen durch Spontanatmung 4 Trigger3 Pressure fluctuations due to spontaneous breathing 4 triggers
5 konstanter oberer Druckwert5 constant upper pressure value
6 Seufzer6 sighs
7 konstanter unterer Druckwert7 constant lower pressure value
8 Mittelwert 8' mittlerer Unterstützungsdruckwert8 mean 8 'mean assist pressure value
20 Beatmungseinrichtung20 ventilation device
21 Beatmungsanschluss21 ventilation connection
22 Druck- bzw. Strömungs-Generator22 pressure or flow generator
23 Druck- bzw. Strömungssensor/en 24 Interner Computer23 Pressure or flow sensor (s) 24 Internal computer
25 Interner Speicher25 Internal memory
26 Externer Computer26 External computer
27 Externer Speicher 30 Überwachungsschritt 31 Triggerungsschritt27 External memory 30 Monitoring step 31 Triggering step
32 Abfrageschritt32 query step
33 Beatmungsmusterausgabeschritt33 Ventilation Pattern Output Step
34 Festlegungsschritt34 fixing step
35 Erzeugungsschritt 36 Modul zur Lieferung der Druckunterstützungsniveaus35 Generation step 36 Module for providing pressure support levels
Pv Atemwegsdruck po endexspiratorischer Atemwegsdruck pov variabler endexspiratorischer AtemwegsdruckPv airway pressure end expiratory airway pressure pov variable end-tidal airway pressure
Vτ Atemzugvolumen V τ tidal volume

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur druckunterstützten Spontanatmung auf der Basis einer Druckunterstützungsbeatmung, wobei die Beatmung mittels eines Beatmungsanschlus- ses und einer daran angeschlossenen computerintegrierten Beatmungseinrichtung erfolgt und wobei eine druckunterstützende Gasübertragung über den Be- atmungsanschluss auf zwei unterschiedlichen Atemwegsdruckniveaus mit einem oberen Niveau - entsprechend einem Atemwegsspitzendruck - und einem unteren Niveau - entsprechend einem endexspiratorischen Atemwegsdruck - durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Spontanatmung eine variable Druckunterstützungsbeatmung mittels eines Variationsmusters des Atemwegsdrucks pvn mit n = 1,2,3,...,m von Atemzug zu Atemzug in der Beatmungseinrichtung (20) durch- geführt wird, wobei das Variationsmuster des Atemwegsdruckes pvn nach einer vorgegebenen Verteilung festgelegt und mittels eines Computers (24,26) gesteuert wird und wobei die Werte des Atemwegsdrucks pvn einen zeitabhängigen, vorgegebenen Mittelwert (8) bilden.A method of pressure assisted spontaneous breathing based on pressure assisted ventilation, wherein ventilation is by means of a breathing port and a computer integrated ventilator connected thereto and wherein a pressure assisting gas transmission via the breathing port to two different airway pressure levels having an upper level corresponding to a peak airway pressure. and a lower level - corresponding to a final expiratory airway pressure - characterized in that during spontaneous breathing, a variable pressure assist ventilation by means of a variation pattern of the airway pressure pv n with n = 1,2,3, ..., m from breath to breath in the ventilation means (20) is passed through, wherein the pattern of variation of the airway pressure pv n according to a predetermined distribution defined and by means of a computer (24,26) is controlled, and the values of the airway pressure pv n a Time-Dep -dependent form, specified mean (8).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der endexspiratorische Atemwegsdruck p0 (2) der variablen Druckunterstützungsbeatmung sowohl mit p0 = const. konstant gehalten als auch während der Beatmung mit p0 ≠ const. = pov variiert wird.2. Method according to claim 1, characterized in that the end-expiratory airway pressure p 0 (2) of the variable pressure-assisted ventilation with both p 0 = const. kept constant as well as during ventilation with p 0 ≠ const. = pov is varied.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels programmtechnischer Mittel im Computer (24,26) als vorgegebenes Variationsmuster eine Zufallsreihenfolge über einen Zufallsdruckwertegene- rator eingesetzt wird. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that by means of programmatic means in the computer (24,26) is used as a predetermined variation pattern, a random order over a Zufallsdruckwertege- erator.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels programmtechnischer Mittel im Computer (24,26) das vorgegebene Variationsmuster fraktal ausgebildet wird.4. The method according to claim 1, characterized in that by means of programmatic means in the computer (24,26) the predetermined variation pattern is fractal.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels programmtechnischer Mittel im Computer (24,26) das vorgegebene Variationsmuster nach einer beliebigen Verteilung oder einer Reihenfolge von absoluten Werten ausgebildet wird.5. The method according to claim 1, characterized in that by means of programming means in the computer (24,26) the predetermined variation pattern is formed according to an arbitrary distribution or a sequence of absolute values.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Durchführung einer variablen Druckunterstützungsbeatmung bei jedem Atemzug ein unterschiedlicher Atemwegsdruck erzeugt wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that during the implementation of a variable pressure assist ventilation in each breath, a different airway pressure is generated.
7. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ersten zugehörigen Variante der variablen Druckunterstützungsbeatmung mit einem internen Computer (24) allein die zu erzeugenden Atemwegsdruckwerte pVn mit n = 1,2,3,...,m aus einem internen Speicher (25) abgefragt oder durch den Computer (24) selbst generiert werden.7. The method according to any preceding claim, characterized in that in a first associated variant of the variable pressure assist ventilation with an internal computer (24) alone the airway pressure values to be generated p Vn with n = 1,2,3, ..., m from a internal memory (25) queried or generated by the computer (24) itself.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der variablen Druckunterstützungsbeatmung mit einer in Bezug auf die Beatmungseinrichtung (20) externen bzw. internen Kontrolle des Variationsmusters interne Sensoren (23) der Beatmungseinrichtung (20) die Atemwegsströmung und/oder der Atemwegsdruck überwachen, wobei anhand von Trig- gerkriterien innerhalb von programmtechnischen Mitteln eine Erkennung durchgeführt wird, wann eine Inspiration in Form mindestens eines Druckänderungs- und/oder Strömungssignals vorhanden ist, worauf die Beatmungseinrichtung (20) mit einer computervorgegebenen variablen Druckunterstützungsbeatmung reagiert.8. The method of claim 1 to 7, characterized in that in the variable pressure support ventilation with an external with respect to the ventilation device (20) or internal control of the variation pattern internal sensors (23) of the ventilation device (20) the airway flow and / or Monitoring airway pressure, whereby, based on triggering criteria within programming means, a recognition is carried out when an inspiration in the form of at least one change in pressure and / or flow signal, whereupon the respirator (20) responds with a computer-supplied variable pressure assisted ventilation.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Druckunterstützung folgende Schritte aufweist:9. The method according to claim 1 to 8, characterized in that the variable pressure support comprises the following steps:
- Im ersten Überwachungsschritt (30) erfolgt eine Druck-/Strömungsüberwa- chung durch die Beatmungseinrichtung (20), - im Triggerungsschritt (31) wird mittels mindestens eines Druckänderungs- und/oder Strömungssignals der Druck- oder Strömungstrigger aktiviert, dessen Signale dem internen oder externen Computer (24,26) zugeführt werden, wobei bei fehlender Auslösung des Triggers, die Überwachung von Druck- und Strömungsänderungen im Bereich des Beatmungsanschlusses (21) latent weitergeführt wird,In the first monitoring step (30), a pressure / flow monitoring is performed by the respiration device (20). In the triggering step (31), the pressure or flow trigger is activated by means of at least one pressure change and / or flow signal whose signals are sent to the internal or external computer (24,26) are supplied, wherein in the absence of triggering the trigger, the monitoring of pressure and flow changes in the area of the breathing port (21) is latently continued,
- im Abfrageschritt (32), der die Triggerung auslöst, erfolgen Abfragen über die nächste Druckunterstützung, aus deren Folge im Beatmungsmusterausgabe- schritt (33) das Beatmungsvariationsmuster aus einem zutreffenden Speicher (25,27) freigegeben wird, - im Festlegungsschritt (34) wird die Signalisierung der Druckunterstützung mit dem übernommenen Beatmungsvariationsmuster ausgegeben,in the query step (32) which triggers the triggering, queries are made about the next pressure assistance, from the sequence in the ventilation pattern output step (33) the ventilation variation pattern is released from an appropriate memory (25, 27), - in the setting step (34) output the signaling of the pressure assist with the accepted ventilation variation pattern,
- im Erzeugungsschritt (35) wird die variable Druckunterstützung erzeugt und über den Beatmungsanschluss (21) die variable Druckunterstützungsbeatmung durchgeführt, wobei die letzten drei Schritte (33,34,35) in einem Modul (36) zur Lieferung derin the generating step (35), the variable pressure assistance is generated and the variable pressure assist ventilation is performed via the breathing port (21), the last three steps (33, 34, 35) being carried out in a module (36) for delivering the
Druckunterstützungsniveaus, das entweder dem internen Computer (24) oder dem externen Computer (26) zugeordnet ist, abgearbeitet werden.Print support levels, which is assigned to either the internal computer (24) or the external computer (26) are processed.
10. Beatmungseinrichtung zur druckunterstützten Spontanatmung auf der Basis einer Druckunterstützungsbeatmung mit einem Beatmungsanschluss, wobei die10. Ventilation device for pressure-assisted spontaneous breathing on the basis of a pressure support ventilation with a respiratory connection, wherein the
Beatmung mittels des Beatmungsanschlusses und der daran angeschlossenen computerintegrierten Beatmungseinrichtung erfolgt und wobei eine druckunterstützende Gasübertragung über den Beatmungsanschluss auf zwei unterschiedlichen Atemwegsdruckniveaus mit einem oberen Niveau - entsprechend einem Atemwegsspitzendruck - und einem unteren Niveau - entsprechend ei- nem endexspiratorischen Atemwegsdruck - durchgeführt wird, nach dem Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beatmungseinrichtung (20) einen Druck-/Strömungs-Generator (22), mindestens einen Druck-/Strömungssensor (23) sowie mindestens einen Com- puter (24,26) mit mindestens einem Speicher (25,27) enthält, wobei in demVentilation by means of the ventilation connection and the connected and wherein a pressure-assisting gas transmission is performed via the breathing port at two different airway pressure levels having an upper level corresponding to a peak airway pressure and a lower level corresponding to end-expiratory airway pressure, according to the method of claim 1, characterized the respiration device (20) contains a pressure / flow generator (22), at least one pressure / flow sensor (23) and at least one computer (24, 26) with at least one memory (25, 27)
Speicher (25,27) des Computers (24,26) mindestens ein Variationsmuster des Unterstützungsdruckes nach einer vorgegebenen Verteilung gespeichert ist, und/oder programmtechnische Mittel im Computer (24,26) vorhanden sind, die während des Betriebes der Beatmungseinrichtung (20) das Variationsmuster für eine variable Druckunterstützungsbeatmung generieren, wobei die zugehörigen Atemwegsdruckwerte pvn mit n = 1,2,3,...,m einen zeitabhängigen, definierten Mittelwert bilden und wobei der endexspiratorische Atemwegsdruck p0 auf einem unteren Niveau mit p0 ≠ const. = pov variabel oder mit p0 = const. konstant einstellbar ist.Memory (25,27) of the computer (24,26) at least one variation pattern of the support pressure according to a predetermined distribution is stored, and / or program-technical means in the computer (24,26) are present, the during operation of the ventilation device (20) the Generate variation patterns for a variable pressure assist ventilation, wherein the associated airway pressure values pv n with n = 1,2,3, ..., m form a time-dependent, defined mean and wherein the end-expiratory airway pressure p 0 at a lower level with p 0 ≠ const. = pov variable or with p 0 = const. is constantly adjustable.
11. Beatmungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise in einem in die Beatmungseinrichtung (20) integrierbaren externen Computer (26) auch Variationsmuster des Unterstützungsdruckes in ei- nem seiner externen Speicher (27) enthalten sind, mit dem eine zweite extern vorbereitete Variante der variablen Druckunterstützungsbeatmung durchführbar ist.11. Ventilation device according to claim 10, characterized in that optionally in an in the ventilation device (20) integratable external computer (26) and variation patterns of the support pressure in one of its external memory (27) are included, with a second externally prepared variant the variable pressure support ventilation is feasible.
12. Beatmungseinrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass bei der zweiten Variante mit dem externen Computer (26) dieser als Hauptcomputer eingesetzt ist, der den internen Computer (24) der Beatmungseinrichtung (20) ständig nach dem Beginn eines Atemzuges abfragt und die Höhen der zu erzeugenden Atemwegsdruckniveaus pvn des Unterstützungs- drucks liefert.12. Ventilation device according to claim 11, characterized that in the second variant with the external computer (26) this is used as a main computer, which constantly polls the internal computer (24) of the ventilation device (20) after the start of a breath and the heights of the airway pressure levels to be generated pv n of the support pressure supplies.
13. Beatmungseinrichtung nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Druck- bzw. Strömungs-Generator (22), der für die Erzeugung des vorgegebenen Atemwegsdrucks pvn verantwortlich ist, und Druck- bzw.13. Ventilation device according to claim 10 to 12, characterized in that it is a pressure or flow generator (22), which is responsible for the generation of the predetermined airway pressure pv n , and printing or
Strömungssensoren (23) enthält, welche die variable Druckunterstützungsbeatmung ständig überwachen.Contains flow sensors (23) which constantly monitor the variable pressure assist ventilation.
14. Beatmungseinrichtung nach Anspruch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modul (36) zur Lieferung der Druckunterstützungsniveaus für die variable Druckunterstützungsbeatmung vorhanden ist, das entweder dem internen Computer (24) oder dem externen Computer (26) zugeordnet ist. The ventilator of any of claims 10 to 13, characterized in that there is a module (36) for providing pressure support levels for variable pressure assist ventilation associated with either the internal computer (24) or the external computer (26).
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