Unternehmensnachrichten über Anästhesie-Beatmungsgeräte: Wichtige Prinzipien, Anwendungen und Sicherheit erklärt

Stellen Sie sich einen Patienten auf dem Operationstisch vor, dessen Leben von einer hochentwickelten Maschine erhalten wird – dem Anästhesie-Ventilator. Jeder Atemzug, jede Druckanpassung ist entscheidend für die Sicherheit des Patienten und die postoperative Genesung. Aber wie wählt man einen leistungsstarken, zuverlässigen Anästhesie-Ventilator, um das Leben zu schützen? Dieser Artikel befasst sich mit allen Aspekten von Anästhesie-Ventilatoren, von ihrer historischen Entwicklung bis hin zu modernster Technologie, Funktionsprinzipien und klinischen Anwendungen, um Ihnen bei einer fundierten Entscheidung zu helfen.

1846 basierten die frühesten Formen der Anästhesie auf einfachen Verdampfern, bei denen die Patienten spontan atmen mussten, um Anästhetika einzuatmen. Heute haben sich Anästhesie-Ventilatoren zu hochentwickelten, automatisierten Geräten entwickelt. Von der HEG Boyle-Anästhesiemaschine, die 1917 von Coxeters entwickelt wurde, über den Pulmoflator-Automatischen-Positivdruck-Ventilator, der 1945 von Blease erfunden wurde, bis hin zu integrierten Anästhesie-Arbeitsplätzen mit Beatmungsmöglichkeiten auf Intensivstationsniveau, die von Unternehmen wie Dräger und Datex-Ohmeda hergestellt werden, haben Anästhesie-Ventilatoren eine bemerkenswerte Transformation durchlaufen.

Moderne Anästhesie-Ventilatoren verfügen über hochentwickelte Computersteuerungssysteme und zahlreiche Verbesserungen an den Beatmungskreisläufen, die eine erweiterte Beatmungsunterstützung für Patienten unter komplexen Bedingungen ermöglichen. Im Folgenden werden die Klassifizierung, die Funktionsprinzipien, die Beatmungsmodi neuerer Beatmungsgeräte und die Verbesserungen der Beatmungskreisläufe sowie potenzielle Risiken im Zusammenhang mit der Verwendung von Beatmungsgeräten untersucht.

Anästhesie-Ventilatoren können auf verschiedene Weise kategorisiert werden, unter anderem nach Wirkungsweise:

1. Mechanische Daumen-Ventilatoren: Diese arbeiten nach dem T-Stück-Prinzip und erzeugen eine intermittierende Überdruckbeatmung, indem sie das T-Stück rhythmisch verschließen. Beispielsweise verwendet der Sechrist-Ventilator ein pneumatisches Ventil anstelle des Fingers eines Anästhesisten, wobei die Zykluszeit des Ventils durch Einstellungen am Bedienfeld des Ventilators bestimmt wird.
2. Minutenvolumen-Teiler-Ventilatoren: Diese leiten Druckgas in das Beatmungssystem, das in einem Reservoirbeutel gesammelt wird, der kontinuierlich durch eine Feder, ein Gewicht oder einen elastischen Rückstoß unter Druck gesetzt wird. Sie verfügen über Ein- und Ausatemventile, die durch einen "bistabilen" Mechanismus gesteuert werden. Das gesamte zugeführte Antriebsgas wird dem Patienten zugeführt. Wenn beispielsweise der Frischgasfluss zum Patienten 10 l/min beträgt, wird dieses Volumen als Minutenventilation geliefert, aber basierend auf den Einstellungen des Beatmungsgeräts in Atemvolumina aufgeteilt (z. B. 10 Atemzüge von 1 l oder 20 Atemzüge von 0,5 l). Beispiele sind die Beatmungsgeräte East-Freeman, Flomasta und Manley MP3.
3. Beutelquetsch-Ventilatoren: Diese werden typischerweise mit Kreis- oder Mapleson-D-Systemen verwendet. Der Beutel kann pneumatisch (in einer Kammer, die mit Antriebsgas gefüllt ist) oder mechanisch (über einen Motor, Zahnräder, Hebel, Federn oder Gewichte) gequetscht werden. Beispiele sind die Manley Servovent, Penlon Nuffield 400 Serie, Ohmeda 7800 und Servo 900 Serie.
4. Intermittierende Blasventilatoren: Diese werden von einer Gasquelle oder Druckluft mit 45–60 psi angetrieben. Das Antriebsgas wird dem Patienten normalerweise unverdünnt zugeführt, kann aber über eine Venturi-Vorrichtung mit Luft, Sauerstoff oder Anästhesiegasen gemischt werden. Beispiele sind die Pneupac und Penlon Nuffield 200 Serie.

Moderne Anästhesie-Ventilatoren können auch nach Energiequelle, Antriebsmechanismus, Kreislauftyp, Zyklusmechanismus und Balgtyp klassifiziert werden.

Zu den Energiequellen gehören Druckgas, Elektrizität oder eine Kombination aus beidem. Ältere pneumatische Beatmungsgeräte benötigten nur eine pneumatische Energiequelle, während moderne elektronische Beatmungsgeräte Elektrizität oder eine Kombination aus Elektrizität und Druckgas benötigen.

• Doppelkreislauf: Balgventilatoren.
• Einkreislauf: Kolbenventilatoren.

Doppelkreislauf-Ventilatoren sind in modernen Anästhesie-Arbeitsplätzen am häufigsten. Diese verfügen über ein Balgdesign im Kassettenstil, bei dem das unter Druck stehende Antriebsgas den Balg zusammendrückt und den Patienten beatmet. Beispiele sind die Datex-Ohmeda 7810, 7100, 7900 und 7000 sowie die nordamerikanischen Dräger AV-E und AV-2+.

Kolbenventilatoren (z. B. Apollo, Narkomed 6000, Fabius GS) verwenden einen computergesteuerten Motor anstelle von Druckgas, um Atemgas zu liefern. Diese Systeme haben einen einzigen Patientengaskreislauf anstelle separater Kreisläufe für Patienten- und Antriebsgase.

Die meisten Anästhesie-Ventilatoren sind zeitgesteuert und bieten eine kontrollierte mechanische Beatmung. Die Inspirationsphase wird durch eine Zeitschaltung eingeleitet. Ältere pneumatische Beatmungsgeräte verwendeten eine Fluidik-Zeitschaltung, während moderne elektronische Beatmungsgeräte eine Festkörper-Zeitschaltung verwenden und als zeitgesteuert und elektronisch gesteuert klassifiziert werden.

Die Richtung der Balgbewegung während der Exspiration bestimmt ihre Klassifizierung. Aufsteigende (stehende) Bälge steigen während der Exspiration an, während absteigende (hängende) Bälge fallen. Die meisten modernen Anästhesie-Ventilatoren verwenden aufsteigende Bälge, die sicherer sind. Im Falle einer Trennung kollabieren aufsteigende Bälge und füllen sich nicht wieder, während absteigende Bälge sich weiterbewegen und möglicherweise Raumluft in das Beatmungssystem ziehen. Einige neuere Systeme (z. B. Dräger Julian, Datascope Anestar) verwenden absteigende Bälge mit integrierten CO₂-Apnoe-Alarmen für die Sicherheit.

Diese Beatmungsgeräte bestehen aus einem Balg, der in einer transparenten, starren Kunststoffkammer untergebracht ist. Der Balg fungiert als Schnittstelle zwischen dem Atemgas und dem Antriebsgas. Während der Inspiration wird Antriebsgas (Drucksauerstoff oder -luft bei 45–50 psi) in den Raum zwischen der Kammerwand und dem Balg geleitet, wodurch der Balg zusammengedrückt und Anästhesiegas an den Patienten abgegeben wird. Während der Exspiration dehnt sich der Balg wieder aus, wenn Atemgas einströmt, und überschüssiges Gas wird in das Scavenging-System abgeleitet. Aufsteigende Balgkonstruktionen erzeugen inhärent 2–4 cm H₂O positiven endexspiratorischen Druck (PEEP).

Kolbenventilatoren (z. B. Apollo, Narkomed 6000, Fabius GS) verwenden einen Elektromotor, um Gas im Beatmungskreislauf zu komprimieren und so eine mechanische Inspiration zu erzeugen. Das starre Kolbendesign ermöglicht eine präzise Abgabe des Atemvolumens, wobei die Computersteuerung erweiterte Beatmungsmodi wie synchronisierte intermittierende mandatorische Beatmung (SIMV), Druckkontrollbeatmung (PCV) und Druckunterstützungsbeatmung (PSV) ermöglicht.

• Leiser Betrieb.
• Kein inhärenter PEEP (im Gegensatz zu aufsteigenden Balgventilatoren).
• Höhere Genauigkeit bei der Abgabe des Atemvolumens aufgrund von Compliance- und Leckagekompensation, Frischgasentkopplung und starrem Kolbendesign.
• Elektrizität treibt den Kolben an, wodurch kein Antriebsgas benötigt wird.
• Drucksensoren ermöglichen eine präzise Volumenabgabe.

• Verlust des vertrauten visuellen Feedbacks der aufsteigenden Bälge während der Trennung.
• Leiser Betrieb kann regelmäßiges Zyklieren weniger hörbar machen.

Bei Verwendung eines Beatmungsgeräts muss das einstellbare druckbegrenzende (APL-)Ventil funktionsfähig aus dem Kreislauf entfernt oder von diesem isoliert werden. Der Beutel-/Ventilator-Schalter erledigt dies. Im "Beutel"-Modus wird das Beatmungsgerät ausgeschlossen, wodurch eine spontane/manuelle Beatmung ermöglicht wird. Im "Ventilator"-Modus werden der Atembeutel und das APL-Ventil vom Kreislauf ausgeschlossen. Einige neuere Geräte schließen das APL-Ventil automatisch aus, wenn das Beatmungsgerät eingeschaltet wird.

Die Frischgasentkopplung ist eine Funktion in einigen neueren Anästhesie-Arbeitsplätzen mit Kolben- oder absteigenden Balgventilatoren. In herkömmlichen Kreissystemen ist der Frischgasfluss direkt mit dem Kreislauf gekoppelt, wodurch das abgegebene Atemvolumen erhöht wird. Bei der Entkopplung wird Frischgas während der Inspiration in einen Reservoirbeutel umgeleitet, der Gas bis zur Exspiration ansammelt. Dies reduziert das Risiko eines Volutraumas oder Barotraumas durch übermäßigen Frischgasfluss. Beispiele sind die Dräger Narkomed 6000 und Fabius GS.

Frühe Anästhesie-Ventilatoren waren einfacher als Intensivstations-Ventilatoren und verfügten über weniger Beatmungsmodi. Da jedoch zunehmend kritisch kranke Patienten operiert werden, ist die Nachfrage nach erweiterten Modi gestiegen. Moderne Anästhesiegeräte integrieren jetzt viele Beatmungsmodi im Intensivstationsstil.

Alle Beatmungsgeräte bieten VCV und liefern ein voreingestelltes Volumen bei konstantem Fluss. Der Spitzendruck variiert mit der Compliance des Patienten und dem Atemwegswiderstand. Typische Einstellungen:

• Atemvolumen: 6–10 ml/kg.
• Atemfrequenz: 8–12 Atemzüge/min.
• PEEP: Beginnen Sie bei 0–5 cm H₂O und titrieren Sie.

Bei PCV ist der Inspirationsdruck konstant und das Atemvolumen variiert. Der Fluss ist anfangs hoch, um den eingestellten Druck frühzeitig in der Inspiration zu erreichen, und nimmt dann ab, um den Druck aufrechtzuerhalten (decelerierendes Flussmuster). PCV verbessert die Sauerstoffversorgung bei laparoskopischer bariatrischer Chirurgie und ist ideal für Neugeborene, schwangere Patientinnen und solche mit akutem Atemnotsyndrom.

Dieser neuere Modus kombiniert PCV mit einem Atemvolumenziel. Das Beatmungsgerät liefert gleichmäßige Atemvolumina bei niedrigem Druck unter Verwendung eines decelerierenden Flusses. Der erste Atemzug wird volumenkontrolliert, um die Compliance des Patienten zu bestimmen, und nachfolgende Atemzüge passen den Inspirationsdruck entsprechend an.

SIMV liefert garantierte Atemzüge, die mit den Bemühungen des Patienten synchronisiert sind, und ermöglicht spontane Atemzüge zwischen mandatorischen Atemzügen. Es ist in der Allgemeinanästhesie nützlich, bei der Medikamente (z. B. Anästhetika, neuromuskuläre Blocker) die Atemfrequenz und das Atemvolumen beeinflussen. SIMV kann volumenkontrolliert (SIMV-VC) oder druckkontrolliert sein.

PSV ist nützlich, um die Spontanatmung unter Allgemeinanästhesie aufrechtzuerhalten, insbesondere bei supraglottischen Atemwegen (z. B. Larynxmasken-Atemweg). Es reduziert die Atemarbeit und gleicht die durch inhalierte Anästhetika verursachte reduzierte funktionelle Residualkapazität aus. Einige Beatmungsgeräte bieten eine Apnoe-Sicherung (PSV-Pro), wenn die Spontanbemühungen aufhören.

Beispiele sind die Datex-Ohmeda S/5 ADU, die einen mikroprozessorgesteuerten pneumatischen Doppelkreislauf mit aufsteigenden Bälgen mit einem "D-Lite"-Fluss-/Drucksensor am Y-Stück verwendet, und die Dräger Narkomed 6000, Fabius GS und Apollo-Arbeitsplätze, die kolbengetriebene Einkreislauf-Ventilatoren mit Frischgasentkopplung verwenden.

Trennungsalarme sind kritisch und sollten während der Verwendung passiv aktiviert werden. Arbeitsplätze sollten mindestens drei Trennungsalarme haben: niedriger Spitzendruck, niedriges ausgeatmetes Atemvolumen und niedriger ausgeatmeter CO₂. Weitere Alarme sind hoher Spitzendruck, hoher PEEP, niedriger Sauerstoffversorgungsdruck und Unterdruck.

Häufige Probleme sind Trennungen des Beatmungskreislaufs, Kopplung von Beatmungsgerät und Frischgasfluss (Erhöhung des Atemvolumens und des Spitzendrucks bei hohem Frischgasfluss), hoher Atemwegsdruck (Risiko eines Barotraumas oder hämodynamischer Beeinträchtigung), Probleme mit der Balganordnung (Lecks oder Fehlfunktionen), Diskrepanzen beim Atemvolumen (aufgrund von Kreislauf-Compliance oder Lecks), Stromausfälle und versehentliches Abschalten des Beatmungsgeräts.