DE19606470A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der funktionellen Residualkapazität (FRC) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der funktionellen Residualkapazität (FRC) mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 ange­ gebenen Merkmalen.

Um eine den Patienten schonende Beatmung durchführen zu können, ist es notwendig, die FRC des Patienten zu wissen. Dadurch können die Beatmungsparameter auf den Patienten abgestimmt werden, was zur Folge hat, daß der Patient während der Beatmung weniger Streß erleidet, als wenn mit einer kleineren oder größeren FRC gearbeitet wird. Die physiologisch abnormale Zwangsbeatmung wird so entschärft, und es wird auch die Entwöhnung von der Zwangsbeatmung wesentlich verkürzt.

Es ist bereits bekannt, die FRC-Bestimmung durch oszillatorische Dichte­ messung vorzunehmen, was aber bei den bisher bekannten Verfahren nur in einem geschlossenen System und damit nicht während der maschi­ nellen Beatmung durchgeführt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestim­ mung der FRC anzugeben, das auch während der maschinellen Beatmung durchgeführt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wird verfahrensmäßig mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, vorrichtungsmäßig mit den im Anspruch 6 angegebenen Merkmalen erreicht.

Dadurch, daß die Bestimmung der FRC in einem offenen System er­ reicht wird, kann das Verfahren während der maschinellen Beatmung durchgeführt werden, und zwar ohne diese zu beeinflussen und die vorgewählten Parameter am Respirator ändern zu müssen. Zur FRC- Bestimmung wird am Ende eines Atemzyklus die definierte Zugabe von Helium gestartet. Die Helium-Konzentration wird bei jedem Atemzyklus inspiratorisch und expiratorisch ermittelt. Die Differenz an Helium wird registriert und über so viele Atemzyklen integriert, bis die Differenz einen vorgewählten Grenzwert unterschreitet. Aus der Summe der in der Lunge des Patienten verbleibenden Heliummengen wird die Größe der FRC bestimmt. Statt Helium kann auch ein anderes inertes Gas mit geringer Dichte verwendet werden. Die Restgasmenge enthält mindestens 21% Sauerstoff.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens nach Anspruch 1 sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 5, weitere vorteilhafte Ausge­ staltungen der Vorrichtung nach Anspruch 6 sind Gegenstand der Unter­ ansprüche 7 bis 9.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Zeichnungsfigur zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Messung der RFC bei einem zwangsbeatmeten Patienten.

Mit Hilfe eines Respirators 8 wird ein Patient beatmet. Zur Beatmung wird an den Respirator 8 über den Anschluß 10 Sauerstoff und über den Anschluß 11 Luft eingespeist. Am Anschluß 11 kann mittels eines Ventils 12 von Luft auf Testgas umgeschaltet werden, welches über einen An­ schluß 13 zugeführt wird.

Das im Respirator 8 mittels eines Mischventils 9 homogen gemischte Beatmungsgas wird über den Inspirationsschlauch 3 und das Y-Stück 1 dem Mundstück 4 des Tubus zugeführt. Bei der Exhalation fließt der Ausatemstrom über das Y-Stück 1 und den Expirationsschlauch 2 in den Respirator 8 zurück.

In eine Meßapparatur 5 mit einer Stynose 5c und einem Drucksensor 5a wird mit einer oszillierend arbeitenden Pumpe 7 über eine Druck­ leitung 6 eine kleine Menge des Atemgases gepumpt und dort gemessen. Der Meßwert wird über die Datenleitung 5c der CPU 15 zugeführt und dort ausgewertet. Auf einem Display 15a wird das Ergebnis angezeigt. Über entsprechende Schnittstellen 15b kann ein Schreiber 14 oder ein Zentralcomputer angeschlossen werden.

Helium hat abweichend von den in der Luft vorkommenden Gasen eine wesentliche geringere Dichte. Dieses bewirkt, daß bei einer Beimischung von Helium zur Luft die Dichte des Gasgemisches linear abhängig ist von der Heliumkonzentration. Gleichzeitig bewirkt die Dichteänderung eine höhere oder niedrigere Viskosität des Gasgemisches, je nach dem, wieviel Helium der Luft beigemischt wurde.

Wird das Gasgemisch mit der Pumpe 7 mit gleichförmigem Fluß durch die Stynose (Blende) 5c gepreßt, so stellt sich abhängig von der Viskosi­ tät des Gases eine Druckdifferenz über die Stynose 5c ein. Diese wird mit einem Drucksensor 5a gemessen und der CPU 15 über die Daten­ leitung 5b zugeführt. Die Zugabe von Helium wird endexpiratorisch begonnen.

Mit dem Respirator 8 wird der Patient mit einem Beatmungsgas mit einer definierten Konzentration an Helium beatmet. Diese Heliumkonzen­ tration wird gemessen. In der Lunge wird sich das Helium auch auf den nicht durch den Respirator belüfteten Teil der Lunge, das FRC, aus­ breiten. Bei der Exhalation hat daher das Ausatemgas eine andere, geringere Konzentration an Helium. Diese wird wieder mit der Meß­ apparatur 5 gemessen, und das Ergebnis wird über die Datenleitung 5b der CPU 15 zugeführt.

Die Differenz der Helium-Konzentration wird in einem Speicher der CPU 15 abgelegt und addiert.

Nach etwa zehn Beatmungszyklen ist die Heliumkonzentration bei In­ spiration und Expiration ausgeglichen. Aus der Summe der Heliumkon­ zentrationsdifferenzen errechnet die CPU 15 die absolute Menge an Helium, das in den nicht ventilierten Bereich der Lunge eingespült wurde. Aus dieser absoluten Menge Helium und aus der Heliumkonzen­ tration des Beatmungsgases errechnet die CPU 15 die funktionelle Resi­ dualkapazität FRC.

Claims (9)

1. Verfahren zur Bestimmung der funktionellen Residualkapazität (FRC) und anderen Lungenvolumina durch Einspülung von Helium oder einem anderen inerten Gasgemisch unter Verwendung einer oszillato­ rischen oder anderen Bestimmung, dadurch gekennzeichnet, daß einem Patienten oder Probanden in einem offenen System über einen Respirator oder ein anderes, die Atmung unterstützendes Gerät eine bestimmte Menge eines Gasgemischs zugeführt wird, das eine definierte Menge an Helium oder dergleichen enthält, und dabei durch eine am Tubus, an der Maske oder dergleichen ange­ setzte Meßapparatur die Konzentration dieses Gasgemisches und damit die Fremdgas- oder Heliumkonzentration gemessen wird, daß bei dem expiratorischen Gasgemisch ebenfalls die Konzentration oder Dichte des Gasgemischs gemessen und über den Vergleich der Meßwerte der Gasgemische beim Ein- bzw. Ausatmen das in der Lunge des Patienten zu messende Volumen bestimmt wird, daß diese Schritte so lange wiederholt werden, bis bei einem Atem­ zyklus die Differenz zwischen inspiratorischer und expiratorischer Gaskonzentration einen vorgewählten Grenzwert unterschreitet oder aus dem Verlauf der Gaskonzentrationen der weitere Verlauf der Gaskonzentrationsänderung vorhergesagt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem im Respirator angeordneten Mischventil über eine Zuführleitung 100% Sauerstoff und über eine zweite Zuführleitung wahlweise entweder ein einen relativ hohen Helium-Anteil enthaltendes Testgas oder Atmosphärenluft zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßapparatur ein Drucksensor eingesetzt wird und die von diesem gemessenen Werte gesammelt und in einem Algorithmus verarbeitet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ergeb­ nis der Messung der FRC sichtbar gemacht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß an die Meßapparatur eine mit einer Frequenz von etwa 10 Hz oszillierend arbeitende Pumpe angeschlossen wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Mundstück (4) eines Tubus oder an einer Maske oder dergleichen, über den bzw. über die der zwangsbeatmete Patient oder Proband mit einem Respi­ rator (8) verbunden ist, über eine Meßapparatur (5) ein Zusatzgerät (Z) anschließbar ist, in dem die von der Meßapparatur (5) ermittel­ ten Dichten des Gasgemischs beim Ein- bzw. Ausatmen in einem CPU (15) ausgewertet werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzgerät (Z) eine oszillierend arbeitende Pumpe (7) aufweist, die über eine Druckleitung (6) mit der Meßapparatur (5) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßapparatur (5) einen Drucksensor (Sa) aufweist, der mit einer Stynose (Sc) ausgestauet ist und von dem die Meßwerte über eine Datenleitung (Sb) dem Zusatzgerät (Z) zugeführt werden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an das Zusatzgerät (Z) über Schnittstellen (15b) ein Schreiber (14) oder ein Zentralcomputer angeschlossen ist.