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DE102006052572B3 - Pressure-supported spontaneous respiration facilitating method, involves implementing variable pressure support breathing by using variation sample of breathing way pressure in breathing device during spontaneous respiration - Google Patents

Pressure-supported spontaneous respiration facilitating method, involves implementing variable pressure support breathing by using variation sample of breathing way pressure in breathing device during spontaneous respiration Download PDF

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DE102006052572B3
DE102006052572B3 DE102006052572A DE102006052572A DE102006052572B3 DE 102006052572 B3 DE102006052572 B3 DE 102006052572B3 DE 102006052572 A DE102006052572 A DE 102006052572A DE 102006052572 A DE102006052572 A DE 102006052572A DE 102006052572 B3 DE102006052572 B3 DE 102006052572B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
ventilation
computer
breathing
airway
Prior art date
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Active
Application number
DE102006052572A
Other languages
German (de)
Inventor
Marcelo Gama De Abreu
Peter Markus Spieth
Thea Koch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Draegerwerk AG and Co KGaA
Original Assignee
Technische Universitaet Dresden
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Filing date
Publication date
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Priority to DE112007003234T priority patent/DE112007003234A5/en
Priority to PCT/DE2007/001964 priority patent/WO2008052534A1/en
Active legal-status Critical Current
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    • 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
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Abstract

The method involves implementing a variable pressure support breathing by using a variation sample of a breathing way pressure (Pvn), where n varies in between a range of 1 to m, in a breathing device during spontaneous respiration. The variation sample of the pressure is determined after a predetermined distribution. The pressure is controlled by a computer, where the values of the breathing way pressure p and n forms a time-dependent, predetermined mean value (8). An independent claim is also included for a breathing device for pressure-supported spontaneous breathing based on the basis of a pressure support respiration.

Description

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 druckunterstützende Gasübertragung über den Beatmungsanschluss auf zwei unterschiedlichen Atemwegsdruckniveaus mit einem oberen Niveau – entsprechend einem Atemwegsspitzendruck – und einem unteren Niveau – entsprechend einem endexspiratorischen Atemwegsdruck – durchgeführt wird.The The invention relates to a method and a ventilation device for Pressure Support Spontaneous breathing based on pressure support ventilation, with ventilation by means of a respiratory connection and a connected one computer-integrated ventilation device takes place and wherein a depression assisting Gas transmission over the Respiratory connection at two different airway pressure levels with an upper level - accordingly a peak airway pressure - and a lower level - accordingly end-expiratory airway pressure.

Die Spontanatmung assistierende Beatmungsformen können mit unterschiedlichen Verfahren durchgeführt werden und unterscheiden sich von kontrollierten Beatmungsformen, welche die Spontanatmung nicht unterstützen.The Spontaneous breathing assisting ventilation forms may be different Procedure performed 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.The most of the conventional ones Support procedure the spontaneous breathing of the patient connected to the ventilator by generating a constant airway pressure or respiratory gas flow. This results in a breathing pattern that behaves monotonously. Other Procedure for assistance spontaneous breathing in ventilated patients can be adapted to the needs of the patient Adapt patients or to defined target variables. This may include airway pressure or respiratory gas flow are continuously measured. About one integrated controller with appropriate programmatic means can the minute volume kept constant, components of lung mechanics optimized or gas exchange through extensive feedback systems be improved. Characteristic of the known forms of the Pressure Support Spontaneous breathing is the fact that after an adjustment period 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 Atemwegsdruckbeatmung (engl. Biphasic Intermittent Positive Airway Pressure – BIPAP), wobei Letztere in Form einer Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve in 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) VT 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 document 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, in which two different forms of ventilation, namely 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 in 1a is shown used. The two ventilation methods are characterized by two different, constantly spaced airway pressure (CPAP) levels: an upper level 1 airway pressure (CPAP level high) and a lower level 2 CPAP level low, 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 V T during the two ventilation procedures. The tidal volume V T 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 aufweisen. 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. The changes in airway pressure also vary the tidal volume, with the two pressure levels 1 . 2 at their adjusted level fluctuations 3 exhibit. 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 1b 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 ausgebildet 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 1b For example, an airway pressure (p) time (t) curve for a 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 mutually equal values 5 . 7 and the peak airway pressure values 5 are formed gleichabständig in time order. Spontaneous breathing can be unrestricted in this mode, but is systematically assisted breath-synchronously by the ventilator when a patient's inspiratory effort, known as triggers, occurs 4 , is detected by the ventilator.

Es ist in der Druckschrift Putensen C., Mutz N., Putensen-Himmer G., Zinserling 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 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 Atemwegsdrucknachlassbeatmung APRV beziehungsweise Zweiphasen positive Atemwegsdruckbeatmung BIPAP gegenüber der konstanten Druckunterstützungsbeatmung PSV hinsichtlich des Gasaustausches zu besseren Ergebnissen führen und zum Anderen die konstante Druckunterstützungsbeatmung PSV keinen wesentlichen 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.It is published in Putensen C., Mutz N., Putensen-Himmer G., Zinserling J .: Spontaneous breathing during ventilation ventilatory ventilation 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 1b shown, only a lower airway pressure level is used and with each spontaneous inspiration, a higher airway pressure level is generated for a limited duration and each inspiratory inspiration measured by the ventilator, spontaneous breathing is supported, which requires a synchrony between the patient and the ventilator. It is described that to the egg The respiratory pressure reduction ventilation APRV or two-phase positive airway pressure ventilation BIPAP compared to the constant pressure support ventilation PSV with respect to the gas exchange lead to better results and on the other hand the constant pressure support ventilation PSV should bring no significant advantage compared to fully controlled ventilation. 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 improves 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 2 gezeigt ist, die konstante Druckunterstütztungsbeatmung 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 Rückflusses nicht zu erwarten ist. Dabei wird auch unter Anwendung von Seufzern 6 in Kombination mit der konstanten Druckunterstütztungsbeatmung 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 Improved gas exchange and volume in patients with acute respiratory distress syndrome undergoing pressure support ventilation, Anesthesiology 2002; 393; 788-794 described that, as in 2 Shown is the constant pressure assisted breathing PSV in combination with tight sighs 6 ie with short-term increases in airway pressure above the upper pressure level 1 out and over a longer period of time, with the sigh 6 can be mechanically generated at fixed intervals, can certainly lead to an improvement in the gas exchange in the lungs in spontaneously breathing patients with acute respiratory failure. The mechanism of this improvement is most likely explained by the recruitment of collapsed lung areas, as an increase in venous return is not expected. It is also using sighs 6 in combination with the constant pressure support ventilation PSV a reduction of 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 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.This is in 2 an airway pressure (p) time (t) curve for the constant pressure assisted breathing PSV with a sigh involved 6 and two pressure constant airway pressure levels 1 . 2 In the constant pressure assisted breathing PSV, the level of support of each individual breath is adjusted to achieve the desired tidal volume. The sighs 6 can be generated by one above the upper pressure level 1 , lying, referred to as sigh respiratory peak pressure level 6 generated at regular intervals.

Ein Problem der genannten Verfahren bestehen darin, dass sie ein Beatmungsmuster 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 mentioned methods are that they have a ventilation pattern which is generated monotonically, which means that one Constancy of the flow or pressure profile from breath to breath results and so a monotone Breathing pattern can arise. However, this monotonous breathing pattern causes a loss of 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.One Problem of the procedures, which at the same time through an extensive, over a design simple respiratory recognition outgoing feedback system, is the adaptation of the ventilator in the actual state on the basis of predefined time variables, which leads to a constancy in the desired state. After the adaptation of the Ventilator and the achievement of the desired state therefore finds a rigid support of Respiration instead, i. The result is a monotonous form of ventilation. Besides, they are used computer-aided Feedback algorithms complex, difficult to implement and associated with increased costs.

Eine Vorrichtung zur Beurteilung des anliegenden Luftdrucks bei der automatisierten 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 Beatmungsgeräten für die CPAP-Therapie verwendet werden.A Apparatus for assessing the applied air pressure in the automated Ventilation by positive airway pressure is in the document WO 00/24446 described, wherein by means of the device of the adjoining Airway pressure is varied so that at least three different pressure values be set. For These pressure values are used to measure the corresponding respiratory gas flow. Out the relation of the measured respiratory gas flow value to each other is assessed whether the adjacent airway pressure below or above an optimal Pressure levels is or whether the applied airway pressure the optimal Pressure level corresponds. The device may be in the setting of optimal airway pressure used in ventilators for CPAP therapy become.

Ein Problem besteht darin, dass der Atemwegsdruck, der durch dieses System generiert wird, bei gleich bleibenden Bedürfnissen des Patienten konstant bleibt.One Problem is that the airway pressure caused by this System is generated, with constant patient needs constant remains.

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.Of the Invention is based on the object, a method and a ventilation device for pressure-assisted Specify spontaneous breathing, which are designed so suitable that an improved pressure support realized without extensive feedback between printing or flow changes and the ventilator. So should a rigid support to avoid breathing.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 10 gelöst.The The object is solved by the features of claims 1 and 10.

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 Beatmungsanschluss 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.
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 over the breathing port to two different airway pressure levels having an upper level - corresponding to a peak airway pressure - and a lower level - is performed according to end-expiratory airway pressure,
is according to the characterizing part of claim 1
during spontaneous breathing, performing a variable pressure assist ventilation by means of a variation pattern of the airway pressure p Vn with n = 1, 2, 3, ..., m from breath to breath in the ventilator, determining the variation pattern of the airway pressure p Vn , according to a predetermined distribution, and is 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 p0 ≠ const = p0V varriert 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 p 0 ≠ const = p 0V can be varied.

Mittels programmtechnischer Mittel im Computer kann als vorgegebenes Variationsmuster eine Zufallsreihenfolge über einen Zufallsdruckwertegenerator eingesetzt werden.through programmatic means in the computer can be used as a predetermined variation pattern a random order over a random pressure value generator can be used.

Mittels programmtechnischer Mittel im Computer kann das vorgegebene Variationsmuster fraktal ausgebildet werden.through programmatic means in the computer can the given variation pattern be formed fractally.

Mittels programmtechnischer Mittel im Computer kann das vorgegebene Variationsmuster nach einer beliebigen Verteilung oder einer Reihenfolge von absoluten Werten ausgebildet werden.through programmatic means in the computer can the given variation pattern according to any distribution or order of absolute Values are formed.

Während der Durchführung einer erfindungsgemäßen variablen Druckunterstützungsbeatmung kann bei jedem Atemzug ein unterschiedlicher Atemwegsdruck pVn erzeugt werden.During the implementation of a variable pressure assist ventilation according to the invention, a different airway pressure p Vn 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 p Vn 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 Beatmungseinrichtung 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 Druckunterstützungbeatmung reagiert.at variable pressure assist ventilation with an external or internal with respect to the ventilation device Control of the variation pattern can be internal sensors of the ventilation device the flow and monitor airway pressure, being based on trigger criteria within programmatic Means a detection performed becomes when an inspiration in the form of a pressure change and / or a flow exists whereupon the respirator with variable pressure assist ventilation responding.

Die variable Druckunterstützung weist folgende Schritte auf:

  • – Im ersten Überwachungsschritt erfolgt eine Druck-/Strömungsüberwachung durch die Beatmungseinrichtung,
  • – im Triggerungsschritt wird über mindestens ein Druckänderungsignal 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 Beatmungsmusterausgabeschritt das Beatmungsvariationsmuster aus einem zutreffenden Speicher freigegeben wird,
  • – im Festlegungsschritt wird die Signalisierung der Druckunterstützung mit dem übernommenen Beatmungsvariationsmuster ausgegeben,
  • – 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 Druckunterstützungsniveaus, das entweder dem internen Computer oder dem externen Computer zugeordnet sein kann, abgearbeitet werden.The variable print support has the following steps:
  • 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 / their signals are supplied to the internal or external computer, wherein at trigger stop the monitoring of pressure and flow changes in the Ventilation connection is continued latently,
  • In the interrogation step that triggers the triggering, 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,
  • In the setting step, the signaling of the pressure support is output with the adopted ventilation variation pattern,
  • In the generating step, the variable pressure support is generated and the variable pressure support ventilation is carried out via the respiratory connection,
the last three steps being executed in a print support level delivery module, which may be associated with 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 Atemwegsspitzendruck – 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 Unterstützungsdruckes 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 endexspiratorischen Atemwegsdruck p0 auf einem unteren Niveau mit p0 ≠ const. = p0V variabel oder mit p0 = const. konstant einstellbar ist.In the respiratory device for pressure-assisted spontaneous breathing on the basis of a pressure assist ventilation with a respiratory connection, wherein the respiration takes place by means of the respiratory connection and the computer-integrated respiration device connected thereto and wherein a pressure-supporting gas transmission via the respiratory connection to two different airway pressure levels with an upper level - corresponding to a respiratory peak pressure - and a lower level - corresponding to end-tidal airway pressure - according to the method of claim 1, according to the characterizing part of claim 10, the respirator includes a 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 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 p Vn 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. = p 0V variable or with p 0 = const. is constantly adjustable.

Wahlweise können in einem in die Beatmungseinrichtung integrierbaren externen Computer auch Variationsmuster des Unterstützungsdruckes in einem seiner externen Speicher enthalten sein, mit dem eine zweite extern vorbereitete Variante der variablen Druckunterstützungsbeatmung durchführbar ist.Optional can in an integratable into the ventilator external computer also Variation pattern of support pressure be contained in one of its external memories, with which a second externally prepared variant of the variable pressure support ventilation is feasible.

Bei der zweiten Variante mit dem externen Computer kann dieser als so genannter Hauptcomputer eingesetzt werden, der den internen Computer der Beatmungseinrichtung 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 provides the heights of the airway pressure levels to be generated p Vn .

Der Druck- bzw. Strömungs-Generator ist für die Erzeugung des vorgegebenen Atemwegsdrucks pVn verantwortlich, und die Druck- bzw. Strömungssensoren überwachen ständig die variable Druckunterstützungsbeatmung.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.

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.Of Further, at least one module for providing pressure support levels for the variable pressure assist ventilation available to either the internal or the external computer assigned.

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 allows it, without extensive feedback system, i.e. without adaptation of the ventilation pattern to the measured respiration a patient or to a specific measurement variable or to a Measurement parameters, the variation of pressure support in the ventilation device to control, with the variation before the start of the ventilation process and the mean of the pressure support values be chosen freely can.

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.there becomes spontaneous breathing with different airway pressure levels support but not by means of an extensive feedback mechanism, which the restoration and maintenance of the variability of the breathing pattern in every situation possible. The spontaneous breathing as described with the change the support pressure both without pressure support take place as well as maximum supported.

Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, dass durch die Wiederherstellung und Aufrechterhaltung 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 opened the possibility, that by restoring and maintaining the variation of the breathing pattern in variable pressure assist ventilation is not just one Improvement of lung function, but also a faster weaning of the Patients can be reached by mechanical ventilation, so that shorter Ventilation times result. Uneven spontaneous breathing by means of variable support pressure values can improve the venous return and cardiac output to lead. disproportionately Pressure Support breaths can after all to the opening contribute to collapsed lung areas.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert.The Invention is based on an embodiment explained in more detail by means of several drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1a eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve mit zwei fest eingestellten Atemwegsdruckniveaus für eine Zweiphasen positive Atemwegsdruckbeatmung und Spontanatmung nach dem Stand der Technik, 1a an airway pressure (p) time (t) curve with two fixed airway pressure levels for two-phase positive airway pressure ventilation and spontaneous breathing according to the prior art,

1b eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve für eine konstante Druckunterstützungsbeatmung PSV und mit zwei fest eingestellten Atemwegsdruckniveaus nach dem Stand der Technik, 1b 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,

2 eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve für eine konstante Druckunterstützungsbeatmung PSV und involvierten Seufzern mit zwei fest eingestellten Atemwegsdruckniveaus nach dem Stand der Technik, 2 an airway pressure (p) time (t) curve for a constant pressure assisted breathing PSV and sighs involved with two fixed airway pressure levels of the prior art;

3 eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve für das erfindungsgemäße Verfahren mit einer variablen Druckunterstützungsbeatmung mit mehreren Atemwegsspitzendruckniveaus, einem fest eingestellten endexspiratorischen Atemwegsdruckwert und zeitvariabel einstellbaren Unterstützungsdruckwerten, 3 an airway pressure (p) time (t) curve for the inventive method with variable pressure assist ventilation having a plurality of peak airway pressure levels, a fixed end-expiratory airway pressure value, and time-variable adjustable assist pressure values;

4 eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve während der konstanten Druckunterstützungsbeatmung PSV und Lungenfunktionsparameter bei respiratorischer Insuffizenz nach 2, 4 an airway pressure (p) time (t) curve during constant pressure assist ventilation PSV and pulmonary function parameters in respiratory insufficiency 2 .

5 eine Atemwegsdruck(p)-Zeit(t)-Kurve während der Beatmung mit variabler Druckunterstützungsbeatmung und Lungenfunktionsparameter bei respiratorischer Insuffizenz nach 3, 5 an airway pressure (p) time (t) curve during ventilation with variable pressure assist ventilation and pulmonary function parameters in respiratory insufficiency 3 .

6 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Beatmungseinrichtung und 6 a schematic representation of the ventilation device according to the invention and

7 einen Flussdiagramm über das Verfahren in der Beatmungseinrichtung. 7 a flowchart about the method in the ventilator.

Im Folgenden werden die 3 und 6 gemeinsam betrachtet.The following are the 3 and 6 considered together.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur druckunterstützten Spontanatmung auf der Basis einer Druckunterstützungsbeatmung erfolgt die Beatmung gemäß 6 mittels eines Beatmungsanschlusses 21 und einer daran angeschlossenen computerintegrierten Beatmungseinrichtung 20, wobei eine druckunterstützende Gasübertragung über den Beatmungsanschluss 21 auf zwei unterschiedlichen Atemwegsdruckniveaus mit einem oberen Niveau 1 – entsprechend einem Atemwegsspitzendruck – und einem unteren Niveau 2 – entsprechend einem endexspiratorischen Atemwegsdruck – durchgeführt wird.In the method according to the invention for pressure-assisted spontaneous breathing on the basis of pressure-assisted ventilation, respiration takes place in accordance with FIG 6 by means of a respiratory connection 21 and a computer integrated ventilator connected thereto 20 , wherein a pressure-assisting gas transmission via the breathing port 21 at two different airway pressure levels with an upper level 1 - According to a peak airway pressure - and a lower level 2 - According to a end-expiratory airway pressure - is performed.

Erfindungsgemäß wird gemäß 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 6 gesteuert wird und wobei die Werte des Atemwegsdrucks pVn einen zeitabhängigen, vorgegebenen Mittelwert 8 bilden.According to the invention according to 3 during spontaneous breathing, variable pressure assist ventilation using a variation pattern of airway pressure p Vn with n = 1, 2, 3, ..., m from breath to breath in the ventilator 20 performed, wherein the variation pattern of the airway pressure p Vn determined according to a predetermined distribution and by means of a computer 24 . 26 according to 6 and wherein the values of the airway pressure p Vn are a time-dependent, predetermined mean value 8th form.

Der endexspiratorische Atemwegsdruck p0 2 kann sowohl mit p0 = const. konstant gehalten als auch während der Beatmung mit p0 ≠ const. = p0V variiert werden.The end-expiratory airway pressure p 0 2 can with both p 0 = const. const kept constant as well during ventilation with p ≠ 0. = p 0V be varied.

Mittels programmtechnischer Mittel in einem der Computer 24, 26 kann als vorgegebenes Variationsmuster eine Zufallsreihenfolge über einen Zufallsdruckwertegenerator eingesetzt werden.By means of programmatic means in one of the computers 24 . 26 For example, a random order 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 can by means of programmatic means in the computer 24 . 26 the predetermined variation pattern can be fractally formed.

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.It can also by means of programmatic means in the computer 24 . 26 the predetermined variation pattern may be formed according to any distribution or order of absolute values.

Das Muster der erfindungsgemäßen Atemwegsunterstützungsvariation kann somit auch beliebig festgelegt werden, so dass drei oder mehrere Unterstützungsdruckniveaus erzeugt werden.The Pattern of the Respiratory Assist Variation of the Invention can therefore also be set arbitrarily, so that three or more Support pressure levels be generated.

In 3 werden die Atemwegsdruckwerte pVn auf drei oder mehreren Druckunterstützungsniveaus pV1, 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 Druckanstieg von z.B. 35cm H2O-Säule als auch eine freie Spontanatmung bei dem Atemwegsdruckwert pV3 bei weitgehend vermiedener Unterstützung in unterschiedlichem Zeitabstand zum vorhergehenden Druckunterstützungsniveau erzeugt werden, wobei der Atemwegsdruck 2 das endexspiratorische Druckniveau p0 darstellt.In 3 For example, the airway pressure values p Vn are varied at three or more pressure- assisting levels p V1 , p V2 , p V3 , p Vm in the pressure altitude, and their respective pressure- assisting level structure is not equally spaced in chronological order but from the trigger 4 dependent, triggered and trained. Both sigh p Vm 6 with a maximum support, eg with a pressure increase of eg 35 cm H 2 O column as well as a free spontaneous breathing at the airway pressure value p V3 with largely avoided support at different time intervals to the previous pressure support level are generated, the airway pressure 2 represents the end-expiratory pressure level p 0 .

Die 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 pK unterstützt wird, zu einem Vergleich zur nachfolgenden 5.The 4 Figure 4 shows the airway pressure (p) time (t) curve during PSV of the prior art and the pulmonary function parameters in respiratory insufficiency, with each breath supporting spontaneous breathing at the same pressure p K for comparison to the following 5 ,

In 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 Unterstützungsdruckwerte pVn mit den Atemwegsspitzendruckwerten von herkömmlichen Beatmungsverfahren verglichen werden kann.In 5 For example, an airway pressure (p) time (t) curve during ventilation is shown with variable pressure assist ventilation of the present invention and pulmonary function parameters in respiratory failure. With each breath, a different airway pressure p Vn is generated, the mean 8th the assist pressure values p Vn can be compared with the peak airway pressure values of conventional ventilation techniques.

Um den Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren zur variablen Druckunterstützungsbeatmung und den herkömmlichen Beatmungsverfahren zu verdeutlichen, wird in der 4 der Verlauf des nahezu konstanten Atemwegdrucks 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 5.In order to clarify the difference between the method according to the invention for variable pressure assist ventilation and the conventional ventilation methods, in the 4 the course of the nearly constant airway pressure p K recorded over about 35 seconds is shown. 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 5 ,

Der Mittelwert 8 des Unterstützungsdrucks in 5 und der mittlere Unterstützungsdruck 8' in 4 sind bei den beiden Beatmungsverfahren nahezu identisch, jedoch führt die variable Druckunterstützungsbeatmung in 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 zeigt. Bei gleich hoch eingestellten mittlerem Unterstützungsdrücken 8' in 4 und Mittelwert 8 in 5 sind in 5 bei erfindungsgemäßer variabler Druckunterstützungsbeatmung wesentlich höhere Atemzugsvolumen VT (250ml), wesentlich niedrigere Parameter der Lungendehnbarkeit (Elastance = 75mbar/l) und Atemwegswiderstände (Resistance = 9mbar/l/s) möglich.The mean 8th of support pressure in 5 and the mean support pressure 8th' in 4 are almost identical in the two ventilation methods, but the variable pressure support ventilation in 5 to a better gas exchange and to better lung mechanics, which shows a comparison between the parameters elasticity in mbar / l and resistance in mbar / l / s in the lung. At the same middle support pressures set 8th' in 4 and mean 8th in 5 are in 5 in variable pressure assist ventilation according to the invention significantly higher tidal volume V T (250 ml), considerably lower parameters of pulmonary compliance (elastance = 75 mbar / l) and airway resistance (Resistance = 9mbar / l / s) possible.

Die in 6 dargestellte Beatmungseinrichtung 20 zur druckunterstützten Spontanatmung auf der Basis einer Druckunterstützungsbeatmung enthält einen Beatmungsanschluss 21, wobei die Beatmung mittels des Beatmungsanschlusses 21 und einer daran angeschlossenen computerintegrierten Beatmungseinrichtung 20 erfolgt und wobei eine druckunterstützende Gasübertragung über den Beatmungsanschluss 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.In the 6 illustrated ventilation device 20 for pressure-assisted spontaneous breathing on the basis of a pressure support ventilation contains a ventilation port 21 , wherein the ventilation by means of the ventilation port 21 and a computer integrated ventilator connected thereto 20 takes place and wherein a pressure-assisting gas transmission via the breathing port 21 at two different airway pressure levels with an upper level 1 - According 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 endexspiratorischen Atemwegsdruck p0 auf einem unteren Niveau mit p0 = const. konstant gehalten als auch während der Beatmung mit p0 ≠ const. = p0V variabel einstellbar ist.According to the invention, the ventilation device contains 20 a pressure / flow generator 22 , a pressure / flow sensor 23 as well as a computer 24 with at least one memory 25 , wherein in the memory 25 of the computer 24 at least one variation pattern of the support pressure is stored according to a predetermined distribution, and / or program-technical means in the computer 24 present during operation of the ventilator 20 generate the Va riationsmuster for a variable pressure support ventilation, wherein the associated airway pressure values p Vn 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. const kept constant as well during ventilation with p ≠ 0. = p 0V 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 - the variant 1 - with the internal computer 24 alone, for example, the support pressure values to be generated according to the invention become from the internal memory 25 queried or through the computer 24 self generated.

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 in the ventilation device 20 integrable external computer 26 also the variation patterns of support pressure in one of its external memories 27 be contained, 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.In the variant with the external computer 26 - Variant 2 - this can be called the main computer, which is the internal computer 24 the ventilation device 20 constantly after the start of a breath queries and provides the amount of support pressure, be trained.

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.The pressure or flow generator 22 is responsible for generating the predetermined airway pressure p V , and the pressure or flow sensor (s) 23 monitor / monitor the breathing pattern constantly.

Das in 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.This in 7 The illustrated flow chart with step sequence shows the sequence of events in the context of the variable pressure assist ventilation according to the invention with respect to the respiration device 20 external or internal control of the variation pattern.

Die internen Sensoren 23 der Beatmungseinrichtung 20 überwachen den Strömungs- 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.The internal sensors 23 the ventilation device 20 monitor the flow and airway pressure. Based on trigger criteria, it is recognized when the patient begins to inhale, ie when there are already or still pressure change and / or flow signals, whereupon the ventilation device 20 responds with a computer-supplied variable pressure support. The level of variable pressure support may vary according to variant 2 with the external computer 26 the internal computer 24 the ventilation device 20 transferred and according to variant 1 by its own internal computer 24 generated or from the memory 25 be retrieved.

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 Abfrageschritt 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 Erzeugungsschritt 35 die variable Druckunterstützung erzeugt wird und über den Beatmungsanschluss 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 sequence of steps consists of the following:
In the monitoring step 30 there is a pressure / flow monitoring by the ventilation device 20 , In the triggering step 31 is detected via the pressure or flow sensor, the breathing effort in the form of pressure change and / or flow signals and after exceeding the trigger threshold, a signal to the internal or external computer 24 . 26 fed. If the trigger threshold is not exceeded, the monitoring is continued latently. In the query step 32 triggered by the triggering, queries are made about the next print support, the result of which in the ventilation pattern output step 33 the ventilation pattern from an appropriate memory 25 . 27 is released. In the fixing step 34 the signaling of the variable pressure assistance is output with the adopted ventilation pattern, so that in the generating step 35 the variable pressure assistance is generated and via the ventilation port 21 the variable pressure assist ventilation is performed. The three steps 33 . 34 . 35 be in a module 36 to provide the print support levels that are part of either the internal computer 24 or the external computer 26 is.

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.With of the invention as a result, a reduction in mortality through an improvement in mortality respiratory function, a faster weaning of patients from the mechanical ventilation as well as shorter ones Time spent by patients in the intensive care unit become.

Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass die Lungenfunktion in Bezug auf den Gasaustausch, d.h. der arteriellen Oxygenierung bzw. CO2-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.

11
oberes Druckniveauupper pressure level
22
unteres Druckniveaulower pressure level
33
Druckschwankungen durch Spontanatmungpressure fluctuations through spontaneous breathing
44
Triggertrigger
55
konstanter oberer Druckwertconstant upper pressure value
66
Seufzersigh
77
konstanter unterer Druckwertconstant lower pressure value
88th
MittelwertAverage
8'8th'
mittlerer Unterstützungsdruckwertmiddle Support pressure value
2020
Beatmungseinrichtungventilator
2121
Beatmungsanschlussrespiration connection
2222
Druck- bzw. Strömungs-GeneratorPrint- or flow generator
2323
Druck- bzw. Strömungssensor/enPrint- or flow sensor (s)
2424
Interner Computerinternal computer
2525
Interner Speicherinternal Storage
2626
Externer Computerexternal computer
2727
Externer Speicherexternal Storage
3030
Überwachungsschrittmonitoring step
3131
TriggerungsschrittTriggerungsschritt
3232
Abfrageschrittinquiry step
3333
BeatmungsmusterausgabeschrittVentilation pattern output step
3434
Festlegungsschrittsetting step
3535
Erzeugungsschrittgenerating step
3636
Modul zur Lieferung der Druckunterstützungsniveausmodule for the delivery of pressure support levels
pV p V
Atemwegsdruckairway pressure
p0 p 0
endexspiratorischer Atemwegsdruckexpiratory airway pressure
p0V p 0V
variabler endexspiratorischer Atemwegsdruckvariable end-expiratory airway pressure
VT V T
Atemzugvolumentidal volume

Claims (14)

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 Beatmungsanschluss 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) durchgeführt 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 assist ventilation, wherein ventilation is by means of a breathing port and an integrated computer-integrated ventilator, and wherein pressure-assisting gas transfer across the breathing port to two different airway pressure levels having an upper level corresponding to a peak airway pressure and a lower level, respectively an end-expiratory airway pressure, characterized in that during spontaneous breathing, a variable pressure assist ventilation by means of a variation pattern of the airway pressure p Vn with n = 1, 2, 3, ..., m from breath to breath in the ventilation device ( 20 ), wherein the variation pattern of the airway pressure p Vn is determined according to a predetermined distribution and by means of a computer ( 24 . 26 ) and wherein the values of the airway pressure p Vn have a time-dependent, predetermined average value ( 8th ) form. 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. = p0V variiert wird.Method according to claim 1, characterized in that the end-expiratory airway pressure p 0 ( 2 ) of variable pressure assist ventilation with both p 0 = const. const kept constant as well during ventilation with p ≠ 0. = p 0V is varied. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels programmtechnischer Mittel im Computer (24, 26) als vorgegebenes Variationsmuster eine Zufallsreihenfolge über einen Zufallsdruckwertegenerator eingesetzt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that by means of program technology in the computer ( 24 . 26 ) as a predetermined variation pattern a random order over a random pressure value generator is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels programmtechnischer Mittel im Computer (24, 26) das vorgegebene Variationsmuster fraktal ausgebildet wird.Method according to Claim 1, characterized in that by means of program technology in the computer ( 24 . 26 ) the predetermined variation pattern is fractally formed. 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.Method according to Claim 1, characterized in that by means of program technology in the computer ( 24 . 26 ) the predetermined variation pattern is formed according to any distribution or order of absolute values. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Durchführung einer variablen Druckunterstützungsbeatmung bei jedem Atemzug ein unterschiedlicher Atemwegsdruck erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that during the execution a variable pressure assist ventilation with each breath a different airway pressure is generated. 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.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a first associated variant of the variable pressure assisted ventilation with an internal computer ( 24 ) alone the airway pressure values p Vn to be generated with n = 1, 2, 3,..., m from an internal memory ( 25 ) or by the computer ( 24 ) are self-generated. 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 Triggerkriterien innerhalb von programmtechnischen Mitteln eine Erkennung durch geführt wird, wann eine Inspiration in Form mindestens eines Druckänderungs- und/oder Strömungssignals vorhanden ist, worauf die Beatmungseinrichtung (20) mit einer computervorgegebenen variablen Druckunterstützungbeatmung reagiert.Method according to claims 1 to 7, characterized in that in the case of variable pressure assisted ventilation with respect to the respiratory means ( 20 ) external or internal control of the variation pattern internal sensors ( 23 ) of the ventilation device ( 20 ) monitor the airway flow and / or the airway pressure, wherein based on trigger criteria within programmable means a recognition is performed by when an inspiration in the form of at least one pressure change and / or flow signal is present, after which the ventilation device ( 20 ) reacts with computer-supplied variable pressure assist ventilation. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Druckunterstützung folgende Schritte aufweist: – Im ersten Überwachungsschritt (30) erfolgt eine Druck-/Strömungsüberwachung 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, – im Abfrageschritt (32), der die Triggerung auslöst, erfolgen Abfragen über die nächste Druckunterstützung, aus deren Folge im Beatmungsmusterausgabeschritt (33) das Beatmungsvariationsmuster aus einem zutreffenden Speicher (25, 27) freigegeben wird, – im Festlegungsschritt (34) wird die Signalisierung der Druckunterstützung mit dem übernommenen Beatmungsvariationsmuster ausgegeben, – 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 der Druckunterstützungsniveaus, das entweder dem internen Computer (24) oder dem externen Computer (26) zugeordnet ist, abgearbeitet werden.Method according to claims 1 to 8, characterized in that the variable pressure assistance comprises the following steps: - in the first monitoring step ( 30 ) there is a pressure / flow monitoring by the ventilation device ( 20 ), - in the triggering step ( 31 ) is activated by means of at least one pressure change and / or flow signal of the pressure or flow trigger whose signals the internal or external computer ( 24 . 26 ), in the absence of triggers triggers the monitoring of pressure and flow changes in the area of the ventilation port ( 21 ) is continued latently, - in the query step ( 32 ), which triggers the triggering, queries are made about the next pressure support, the result of which in the ventilation pattern output step (FIG. 33 ) the ventilation variation pattern from an appropriate memory ( 25 . 27 ) is released, - in the setting step ( 34 ) the signaling of the pressure support is output with the adopted ventilation variation pattern, - in the generation step ( 35 ), the variable pressure support is generated and sent via the ventilation port ( 21 ) the variable pressure assist ventilation, the last three steps ( 33 . 34 . 35 ) in a module ( 36 ) for the delivery of the print support levels either to the internal computer ( 24 ) or the external computer ( 26 ) is processed. 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 druckunterstützende Gasübertragung über den Beatmungsanschluss auf zwei unterschiedlichen Atemwegsdruckniveaus mit einem oberen Niveau – entsprechend einem Atemwegsspitzendruck – und einem unteren Niveau – entsprechend einem 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 Computer (24, 26) mit mindestens einem Speicher (25, 27) enthält, wobei in dem 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 endexspiratorischen Atemwegsdruck p0 auf einem unteren Niveau mit p0 ≠ const. = p0V variabel oder mit p0 = const. konstant einstellbar ist.Ventilation device for pressure-assisted spontaneous breathing on the basis of a pressure assist ventilation with a breathing port, wherein the ventilation by means of the breathing port and the connected computer-integrated ventilation device and wherein a pressure-assisting gas transmission via the breathing port at two different airway pressure levels with an upper level - corresponding to a peak airway pressure - and a lower Level - according to a end-expiratory airway pressure - is performed, according to the method of claim 1, characterized in that the ventilation device ( 20 ) 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 ), wherein in the memory ( 25 . 27 ) of the computer ( 24 . 26 ) at least one variation pattern of the support pressure is stored according to a predetermined distribution, and / or program-technical means in the computer ( 24 . 26 ) that are present during the operation of the ventilation device ( 20 ) generate the variation pattern for variable pressure assist ventilation, wherein the associated airway pressure values p Vn with n = 1, 2, 3, ..., m form a time-dependent, defined mean, and wherein the end-expiratory airway pressure p 0 is at a lower level with p 0 ≠ const. = p 0V variable or with p 0 = const. is constantly adjustable. Beatmungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise in einem in die Beatmungseinrichtung (20) integrierbaren externen Computer (26) auch Variationsmuster des Unterstützungsdruckes in einem seiner externen Speicher (27) enthalten sind, mit dem eine zweite extern vorbereitete Variante der variablen Druckunterstützungsbeatmung durchführbar ist.Ventilation device according to claim 10, characterized in that optionally in one in the ventilation device ( 20 ) integrable external computer ( 26 ) also variation patterns of the support pressure in one of its external memories ( 27 ), with which a second externally prepared variant of the variable pressure support ventilation is feasible. Beatmungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der zweiten Variante mit dem externen Computer (26) dieser als so genannter 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 Unterstützungsdrucks liefert.Ventilation device according to claim 11, characterized in that in the second variant with the external computer ( 26 ) is used as a so-called main computer, the internal computer ( 24 ) of the ventilation device ( 20 ) constantly polls for the beginning of a breath and provides the heights of the airway pressure levels to be generated p Vn of the support pressure. 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. Strömungssensoren (23) enthält, welche die variable Druckunterstützungsbeatmung ständig überwachen.Ventilation device according to claim 10 to 12, characterized in that it comprises a pressure or flow generator ( 22 ), which is responsible for the generation of the predetermined airway pressure p Vn , and pressure or flow sensors ( 23 ) which constantly monitor variable pressure assist ventilation. 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.Ventilation device according to claim 10 to 13, characterized in that a module ( 36 ) is provided for the delivery of pressure support levels for variable pressure assistive breathing either to the internal computer ( 24 ) or the external computer ( 26 ) assigned.
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