Messtechnische Anforderungen an Beatmungsgerätetester

Leistungsfähigkeit von Beatmungsgeräten
Abb. 1 Druck-, Flow-, und Volumendiagramm bei volumenorientierter und druckorientierter  Beatmung [1] (PresseBox) (Berlin, ) Beatmung ist Unterstützung oder Ersatz einer gestörten Eigenatmung. Die einfachste Form ist die Atemspende von Mund zu Mund. Die technischen Hilfsmittel zur Beatmung reichen vom manuell betriebenen Beatmungsbeutel bis zum modernen Beatmungsgerät.

Die Leistungsfähigkeit eines Beatmungsgerätes hängt in erster Linie von drei Merkmalen ab. Sie wird bestimmt durch die Qualität der Beatmungsform, der Beatmungsüberwachung (Monitoring) und des Bedienkonzeptes.

Gestiegene Anforderungen an die Beatmung Ausgehend von der reinen Poliotherapie, der postoperativen Beatmung und der Inhalationstherapie geht es heute darum nicht nur die Zeit der Atemstörung zu überbrücken, sondern die Beatmungsform an die Ursache der Störung anzupassen und wenn möglich diese Störung gezielt zu behandeln. In den Fällen in denen Patienten nach entsprechenden dauerhaften Schädigungen nicht die Fähigkeit zur Spontanatmung zurückerlangen, werden Geräte zur dauerhaften Beatmung (Heimbeatmung) benötigt. Der Anspruch einer gezielten Intensivtherapie stellt neue Anforderungen an die Beatmungsgeräte wie die Einstellung von variablen Beatmungsmustern, Atemzeiten und Atemvolumina sowie eine zeitgesteuerte volumenkonstante Beatmung und die Anpassung an die Spontanatmung.

Drei wichtige Phasen eines Beatmungszyklus und ihre Besonderheiten

Phase1: Der Druck (Flow) steigt bis zu einem Spitzenwert an (Flusszeit). Während dieser Zeit sind die durch einen konstanten Atemgasfluss am Ende dieser Phase möglichen Druckspitzen zu vermeiden. Sonst könnte das Lungengewebe einer erhöhten mechanischen Belastung ausgesetzt werden.

Phase 2: Der Druck sinkt auf einen stabilen Wert ab (Plateau) ?Gasaustauschphase.

Phase 3: Der Druck (Flow) sinkt auf einen Restwert ab (Expirationszeit). Ein konstanter Restdruck (PEEP) am Ende der Expirationszeit hat oft eine große

Zusätzlich ist zu beachten, dass sich die mechanischen Eigenschaften der Lunge verändern: Sie kann entweder steifer oder elastischer (engl. Compliance) werden. Weiterhin kann sich der Strömungswiderstand (engl. Resistance) in den Atemwegen vergrößern oder verringern. Um mit dem geringst möglichen Beatmungsdruck zu arbeiten, muss in ein System die Compliance automatisch ermitteln.

Messtechnische Anforderungen an Beatmungsgerätetester Anforderungen an Beatmungsgerätetester, Durchflussmessung von Gasen

Die oben formulierten Ansprüche an Beatmungsgeräte stellen hohe Anforderungen an das System zur Überwachung (Monitoring) der Beatmung. In der fast einhundertjährigen Geschichte der Beatmungsgeräte haben sich zwei nebeneinander existierende Verfahren etabliert, nämlich die Druckgesteuerte Beatmung und die Volumenkonstante Beatmung.

Die entscheidenden Messgrößen sind bei beiden Verfahren identisch und müssen von einem Beatmungsgerät und noch um mindestens einen Faktor 2,5 genauer, von einem Beatmungsgerätetester gemessen werden können:

- Volumenfluss des Gases
- Beatmungsdruck
- Gaskonzentrationen
- Temperatur
- Feuchte
- Barometrischer Druck
- Zeitparameter

Da der Volumenflussmessung in Verbindung mit der Erfassung von Temperatur, Feuchte und Barometrischen Druck hier die Schlüsselposition zukommt, wird diese im zweiten Teil des Beitrages ausführlicher beschrieben.

Autor: Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Wozniak, Geschäftsführer KSW Kalibrierservice Wozniak. Das vom DKD akkreditierte Labor kalibriert für die Industrie und als Partner von mtk biomed medizinische Mess- und Prüfgeräte.

Quellen: [1] Frank Rittner, Martin Döring "Kurven und Loops in der Beatmung"

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