Der Paradigmenwechsel in der nicht-invasiven Beatmung von COPD Patienten

 

COPD

Das NIV Beatmungssystem Vigaro Next Generation kommt speziell bei COPD-Patienten mit ventilatorischer Insuffizienz zum Einsatz. Bei diesen Patienten liegt aufgrund verschiedener Ursachen eine Strukturveränderung in der Lunge vor. Diese verursacht eine erhöhte Arbeit der Atemmuskulatur, um noch einen ausreichenden Gasaustausch zu gewährleisten. Mit Fortschreiten der Erkrankung kommt es zunehmend zu einer Erschöpfung der Atemmuskulatur, in deren Folge es schon bei sehr geringen Anstrengungen zu Luftnotempfindungen bei der Atmung kommen kann. In ausgeprägten Fällen ist die Atemmuskulatur und der Atemantrieb, insbesondere auch nachts im Schlaf, nicht mehr in der Lage die Strukturveränderungen der Lunge durch vermehrte Atemtiefe und Zunahme der Atemfrequenz zu kompensieren.

Beatmungsgeräte

Zur Atmungsunterstützung solcher Patienten kommen die unterschiedlichsten Beatmungsgeräte zum Einsatz. Dabei wird dem Patienten über eine Beatmungsmaske bei der Einatmung ein vom Beatmungsgerät gesteuerter inspiratorischer Druck (IPAP) und bei der Ausatmung ein vom Beatmungsgerät gesteuerter exspiratorischer Druck (EPAP) zugeführt. Allgemein herrscht die Meinung vor, dass die Druckamplitude (Differenz zwischen IPAP und EPAP) im Rahmen der Akzeptanz des Patienten so groß wie möglich sein sollte, um eine bestmögliche Atmungsunterstützung zu gewährleisten.
Manche Untersuchungen zur Beatmung von COPD-Patienten zeigen allerdings, dass eine große Druckamplitude nicht zur gewünschten Entlastung der Atemmuskulatur führt, sondern häufig eine vermehrte Überblähung der Lunge zur Folge hat.

Überblähung

Das Vigaro Next Generation mit seinem patentiertem PLBV (Pursed Lip Breathing Ventilation) Modus stellt hier eine Beatmungsform zur Verfügung, die die unerwünschte Überblähung der Lunge bestmöglich vermeidet. Diese Überblähung wird dadurch hervorgerufen, dass die von dem Beatmungsgerät zur Unterstützung zusätzlich eingepumpte Luft vom Patienten in der Ausatmungsphase nicht wieder ausreichend ausgeatmet werden kann, so dass in den Lungenbläschen vermehrte Restluft verbleibt. Übliche Beatmungsgeräte versorgen den Patienten während der Einatmungsphase mit einem Überdruck zur Unterstützung der Einatmung und verringern den Druck in der Ausatmungsphase, um durch einen geringeren Ausatemwiderstand die Ausatmungsphase zu unterstützen. Dies führt jedoch bei schwer lungenkranken Patienten dazu, dass zum einen in der Einatmungsphase vermehrt Luft in die Lungen gepresst wird und zum anderen während der Ausatmung die ohnehin geschädigten kleinen und kleinsten Atemwege und deren Verästelungen zu den Lungenbläschen sich in Folge des durch das Beatmungsgerät herabgesetzten Drucks verengen und keine ausreichende Entatmung, d. h. Entlüftung der Lunge, erfolgen kann.

PLBV

Das Vigaro Next Generation mit seinem PLBV (Pursed Lip Breathing Ventilation) Beatmungsmodus wirkt dem entgegen, indem die Druckunterstützung für die Einatmung erst beginnt, wenn die Ausatemphase abgeschlossen ist. Dies wird durch eine intelligente Analyse der Ausatemströmung erreicht, sodass die durch eine Vorgabe der Atemfrequenz verursachte Zwangsbeatmung vermieden werden kann.
In der Ausatmungsphase wird der Druck nach Maßgabe des Atemluftstroms derart geregelt, dass der bei der Exspiration fließende Atemluftstrom ein vorbestimmtes Maß erreicht. Es wird somit nicht, wie bei herkömmlichen Beatmungsgeräten, ein vorgegebener Druck eingestellt, sondern der Druck nach Maßgabe des Atemluftstroms in der Exspiration dynamisch geregelt. Hierbei kann der Druck je nach Bedarf erhöht oder abgesenkt werden, um in Abhängigkeit des Atemluftstroms einen entsprechenden Mindestdruck in der Lunge als sich dynamisch verändernden Gegendruck aufrechterhalten zu können. Dies verhindert das Kollabieren der häufig besonders stark von der Erkrankung betroffenen „small airways“. Aus den nachgeschalteten Lungenbläschen kann somit noch möglichst viel Luft ausgeatmet werden. Dadurch kommt es zu einer erheblich verbesserten Entblähung der Lunge. Dies ermöglicht wiederum eine nachfolgende Inspiration mit einem erhöhten Tidalvolumen.

Die integrierte Lippenbremse – das Novum für die NIV

Die Atemtechnik der Lippenbremse ist eine bekannte Methode, die bei Patienten mit einer COPD-Erkrankung das Empfinden von Luftnot lindern kann. Bereits vor 30 Jahren konnten Forscher nachweisen, dass mit Hilfe der Lippenbremse die Atemfrequenz sinkt, die Atemtiefe zunimmt und die Sauerstoffsättigung im Blut steigt. Dies führt zu einer Entblähung, geringerer Atemarbeit und viel weniger Stress beim Patienten.

Mittlerweile gibt es zahlreiche technische Hilfsmittel für spontan atmende Patienten, um die Lippenbremse zur Anwendung zu bringen.

Bei der NIV Beatmung kam sie bislang aber noch nicht zur Anwendung. Ab jetzt kann Ihr Patient mit dem Vigaro die ganze Nacht von allen Vorteilen der Lippenbremse profitieren – im wahrsten Sinne ganz einfach im Schlaf.

Pursed Lip Breathing Ventilation PLBV

 

Druckverlauf PLBV Beatmung

Bei einer Beatmung mit Vigaro im PLBV Modus ist der Druckverlauf in der Exspiration durch einen zunächst ansteigenden und dann abfallenden Druck gekennzeichnet.
Damit unterscheidet er sich grundlegend vom PEEP oder EPAP einer klassischen Beatmung. Das Vigaro stabilisiert die Atemwege während der Ausatmung.
Die während der Inspiration in die Lunge gepresste Luft kann in der Exspirationsphase problemlos entweichen. Durch die tiefere Ausatmung nimmt das ITGV ab und der Brustkorb senkt sich endexspiratorisch viel weiter ab. So verbessert sich die Geometrie für die Ansatzstellen der Atemmuskulatur, die durch diese günstigere Hebelwirkung effizienter arbeiten kann. Der 4Q Trigger unterstützt die perfekte Atmungssynchronität des Patienten.

Die Lungenbilder wurden mit dem PulmoVista® 500 von der Firma Dräger aufgenommen.
PulmoVista 500 nutzt die Technologie der elektrischen Impedanztomografie (EIT), um die Verteilung des Atemzugvolumens im Thorax und Änderungen des Lungenvolumens sichtbar zu machen.

NIV und PLBV im Vergleich mittels EIT

Bei der klassischen NIV Beatmungstherapie kann es durch das Kollabieren der oberen Atemwege in der Exspiration zur Überblähung der Lunge kommen. Diese Überblähung ist in der Lunge häufig sehr heterogen verteilt und führt lokal zu sehr unterschiedlichen Druckverhältnissen. Das kann dazu führen, dass in manchen Lungenbereichen am Ende einer Ausatmung noch ein so hoher Druck vorherrscht, dass diese bei der nächsten Einatmung nicht mit frischer Luft versorgt werden können. Stattdessen werden diese Lungenareale dann in der Ausatmungsphase mit Pendelluft aus den umgebenden Lungenbezirken ventiliert. Die verbrauchte Luft kann also nicht effizient abgeatmetet werden. In Folge dessen erschöpft sich die Atemmuskulatur und der paCOsteigt an.
Mit Vigaro PLBV wird die Atemmuskulatur unterstützt und die Kohlensäure im Blut abgesenkt.

 

Entwicklung der maschinellen Beatmung

 

1907

Der „Ur-Pulmotor“ wurde 1907 von Heinrich Dräger zum Patent angemeldet. Eine Saug- und Druckdüse, die bereits seit einigen Jahren in den frei tragbaren Rettungsapparaten des Drägerwerks eingesetzt wurde, erzeugte die erwünschten Druckdifferenzen für die Beatmung.

1931

H. Emerson baute einen „leichten“ und preisgünstigen Tankventilator (Blue Iron Lung), der mittels Unterdruckbeatmung in großer Anzahl während der Polio Epidemie verwendet wurde. Er konnte bei Stromausfall von Hand betrieben werden. Die Tankventilatoren wurden bis ca. 1970 produziert – eine Australierin war die letzte Patientin die mehr als 60 Jahre in der eisernen Lunge gelebt hatte und 2009 im Alter von 83 Jahren verstarb.

1986

Der „Portable Lightweight Ventilator“ PLV 100 stellte über fünfzehn Jahre das Standardgerät zur Volumenbeatmung dar und war mit einem modernen Kolben/Zylinder-Antriebssystem ausgerüstet.

1989

1989 wurde der BiPAP S/T 30 von Respironics in den Markt eingeführt. Ein Turbinen betriebenes Gerät, das die neuartige Beatmungsform Bilevel ST ermöglichte, nur 7,8 kg wog und bis 2002 gefertigt wurde. Die Abkürzung „BiPAP“ steht dabei für „Bilevel Positive Airway Pressure“. BiPAP-Geräte kamen aufgrund der leichten Handhabung häufig vor allem zur nicht-invasiven Heimventilation bei Patienten mit restriktiven Ventilationsstörungen zum Einsatz.

1999

Erstmalig kam ein non-invasives Beatmungsgerät speziell für die Intensivstation konzipiert auf den Markt. Das BiPAP Vision etablierte die Behandlung der beatmungsspflichtigen Patienten mittels NIV Beatmung in der Klinik. Die Patienten konnten mittels dem integrierten Beatmungsmonitoring eingestellt und überwacht werden.

2011

Die jeweiligen Vorteile der Druck- und Volumenvorgabe in einem Beatmungsmodus zu integrieren, ist das Ziel der iVAPS/AVAPS Beatmungsmodi. Dabei wird ein Zielvolumen (Target Volume) eingestellt, das vom Gerät innerhalb definierter Druckgrenzen erreicht wird. Die Beatmung erfolgt damit weiterhin in der Druckvorgabe. Dieser Druck wird jedoch innerhalb definierter Zeitfenster und in Abhängigkeit vom Zielvolumen entsprechend angepasst und variiert.

2017

Die Entwicklung der Beatmungstechnologie war bisher  hauptsächlich geprägt von der Weiterentwicklung der Inspirationstechnologie – von volumenkontrollierten über druckkontrollierte Verfahren, gefolgt von Hybridmodi und „intelligenten“ Beatmungsverfahren wie z.B. iVAPS oder AVAPS. Häufig führen aber hohe Inspirationsdrücke zu unerwünschten Begleiterscheinungen wie Überblähung und Luftnot bei Maskenabnahme.
2017 wurde nunmehr erstmalig ein patentierter Beatmungsmodus für die aktive Regelung der Exspiration vorgestellt.

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