Embed Size (px)
Citation preview
Universitätsklinikum Münster
Weiterbildungsstätte für Intensivpflege & Anästhesie
und Pflege in der Onkologie
Warum Atemgasklimatisierung? aktive Systeme vs. passive Systeme
Verfasst von Dennis Greiling Greven, Mai 2005
Geändert, August 2006
Dennis Greiling Hansellerstraße 25
48268 Greven
2
Gliederung 1. Vorwort/Einleitung 2. Zusammenfassung 3. Anatomie der Lunge
3.1. Der obere Respirationstrakt 3.2. Der untere Respirationstrakt 3.3. Die Bronchien und ihre Aufteilung
4. Was bedeutet Feuchtigkeit? 4.1. Absolute Feuchtigkeit 4.2. Relative Feuchtigkeit 4.3. Was bedeutet maximale Sättigung? 4.4. Bedeutung für die Atemgasklimatisierung
5. Atemgasklimatisierung 5.1. Was heißt Atemgasklimatisierung 5.2. Physiologische Klimatisierung im oberen
Respirationstrakt 5.2.1. Reinigung der Inspirationsluft 5.2.2. Befeuchtung der Inspirationsluft 5.2.3. Erwärmung der Inspirationsluft
6. Was passiert wenn keine Atemgasklimatisierung vorgenommen wird? 6.1. Beeinflussung der Zilientätigkeit 6.2. Steigerung der Klimatisierung im unteren
Respirationstrakt 6.3. Direkte Schädigung des respiratorischen Epithels 6.4. Schema der falschen Atemgasklimatisierung
7. Ziel der Atemgasklimatisierung 8. Möglichkeiten der Atemgasklimatisierung
8.1. Die aktive Klimatisierung 8.2. Die passive Klimatisierung
9. Der Klimatisierungsfilter 9.1. Definition 9.2. Welcher Klimatisierungsfilter ist sinnvoll 9.3. Warum ein Filter zur Atemgasklimatisierung
10. Anforderungen an das aktive und passive Klimatisierungssystem 11. Die Betrachtung des Filters 12. Vorteile eines Klimatisierungsfilters 13. Nachteile eines Klimatisierungsfilters 14. Vorurteile gegenüber des Klimatisierungsfilters 15. Standzeiten von Klimatisierungsfiltern / Wechselintervalle 16. Schlussfolgerung
3
1. Vorwort / Einleitung
Das Thema der Atemgasklimatisierung ist sicherlich ein Thema, was bereits
vielfach diskutiert wurde.
Es hat seinen Ursprung wohl darin, das es kaum verbindliche Richtlinien gibt,
die verdeutlichen wie Atemgas beschaffen sein sollte, bevor es in den Patienten
gelangt. Es gibt eine Vielzahl von Mutmaßungen darüber, wie Atemgas
beschaffen sein sollte. Bei der Betrachtung von Studien zu diesem Thema
zeigen sich große Unterschiede darin, wie Atemgas beschaffen sein sollte.
Lange Zeit gab es kaum eine andere Möglichkeit als die aktive
Atemgasklimatisierung. Im Lauf der Zeit kamen die sog. „HME“ Filter dazu.
In der täglichen Arbeit zweifelt kaum jemand den Einsatz der aktiven
Befeuchtung an, gerade in schwierigen Beatmungssituationen.
Am Rande sei noch gesagt, wer sich mit diesem Thema noch näher
beschäftigen will, sollte fit sein, sich durch einen Berg von Studien auf
Deutsch, aber meist auf Englisch zu lesen. Man wird schnell feststellen
müssen, dass es wie bei jedem Thema wenigstens eine handvoll
unterschiedlicher Meinungen, Grenzwerte, Normen usw. gibt.
Ich hab dieses Thema gewählt, weil ich selbst über die Filter/HME sehr wenig
weiß und mir nicht eindeutig sicher bin, ob sie einen Nutzen in der Beatmung
von Intensivpatienten darstellen. Häufig erlebte ich, dass Patienten gerne
wieder auf die aktive Befeuchtung genommen wurden und der Filter eher
skeptisch betrachtet wurde. Die Leistungsfähigkeit des Filter/HME blieb mir
bis zur Erstellung dieser Facharbeit fast verborgen. Ich möchte mit dieser
Facharbeit meinen Kollegen die Leistungsfähigkeit und Vorteile eines
Filter/HME erläutern und hoffe, das es zum Nachdenken anregt über die Wahl
des Atemgasklimatisierungssystems.
Dennis Greiling
Mai 2005
4
2. Zusammenfassung
Die Notwendigkeit zur Durchführung der Atemgasklimatisierung ist heute
unumstritten bei intubierten und tracheotomierten Patienten. Die
Atemgasklimatisierung ist ein Verfahren zur künstlichen Anwärmung und
Anfeuchtung des Atemgases bei Patienten, deren oberer Luftweg durch
iatrogene Maßnahmen überbrückt wurde.
Ungenügende oder falsche Atemgasklimatisierung führt zu erheblichen
Schäden am unteren Respirationstrakt und zu einer längeren Verweildauer des
Patienten auf der Intensivstation.
Um dieser Anforderungen gerecht zu werden, stehen zwei Systeme der
Anfeuchtung und Erwärmung zu Verfügung: Das aktive und das passive
System.
Im Verlauf werden die anatomischen Grundlagen der Lunge behandelt
übergehend in die Klärung der Frage, was Anfeuchtung bedeutet bis hin zum
Vergleich der aktiven Systeme mit denen der passiven.
Eine besondere Behandlung erfährt der Filter/HME, um seinen Aufbau und
seine Leistungsfähigkeit zu verstehen.
5
3. Anatomie der Lunge
3.1. Der obere Respirationstrakt
Zum oberen Respirationstrakt zählen die folgenden Strukturen:
Nase
Nasenhöhlen
Pharynx
• Nasopharynx
• Oropharynx
• Laryngopharynx
Kehlkopf
Nase / Nasenhöhlen
Äußerlich sichtbar: Nasenlöcher, knorpelige Nasenscheidewand, Nasenflügel
Innere Anteile: Nasenhöhle
Bildung der Seitenwände durch den Oberkiefer, welche
sich zur Mitte vereinigen und sich unter der Schädelbasis
mit der Siebbeinplatte zum Nasenhöhlendach ausbilden.
Die Nase wird durch die Nasenscheidewand in eine rechte und in eine linke
Hälfte aufgeteilt
Der hintere Ausgang der Nase wird von den Choanen gebildet.
Weitere Höhlen in der Nase:
Stirnhöhlen
Kieferhöhlen
Siebbeinzellen
Keilbeinhöhlen
Diese Nasennebenhöhlen dienen hauptsächlich der Gewichtsreduzierung des
knöchernen Schädels und stehen der Stimme als Resonanzraum zur
Verfügung.
6
Pharynx
Der Rachen ist ein Muskelschlauch der sich von der Schädelbasis bis zum
Ösophagus erstreckt.
Eine weitere Aufteilung des Pharynx kann in Naso-, Oro-, und
Laryngopharynx vorgenommen werden.
Kehlkopf
Der Kehlkopf übernimmt zwei wichtige Funktionen:
Verschluss der unteren Luftwege
Hauptorgan der Stimmbildung
Er ist ein röhrenförmiges Knorpelgerüst, welches am Zungengrund ansetzt und
bis zur Trachea zieht. Als wichtigste Struktur beinhaltet der Kehlkopf die
Stimmbänder. Sein Knorpelgerüst wird durch Bänder sowie durch innere und
äußere Muskeln gestützt. Aufteilung der Knorpel in Schildknorpel,
Epiglottis(Schluckvorgang), Ringknorpel, Stellknorpel (Stellung/Spannung der
Stimmbänder).
Schildknorpel und Ringknorbel sind durch Gelenke miteinander verbunden.
Aufgaben des oberen Respirationstraktes
Nase:
Anfeuchtung
Erwärmung
Reinigung
Riechen
Dieses geschieht durch ein mehrreihiges Flimmerepithel und
schleimproduzierenten Becherzellen.
Die Vorwärmung der Luft geschieht durch ein dichtes Geflecht von
mikroskopisch feinen Blutgefäßen.
7
Abb.1 Übersicht des oberen Respirationstraktes
3.2. Der untere Respirationstrakt
Zum unteren Respirationstrakt zählen die folgenden Strukturen:
- Trachea
- Bronchien / Lunge
Trachea:
Die Trachea ist ein 11cm langer, muskulöser Schlauch mit 16-20 C – förmigen
Knorpelspangen, der unterhalb des Ringknorbels beginnt.
Die Tracheahinterwand ist abgeflacht und die „Öffnungen“ der C-
Knorpelspangen sind mit einer Membran verschlossen, welche eine Anbindung
an den Ösophagus hat.
8
Eine Verbindung der Knorpelspangen besteht über elastisches Bindegewebe,
welches eine Querelastizität und Längselastizität ermöglicht.
Die Trachea ist ebenfalls mit einem Flimmerepithel und schleimproduzierenten
Becherzellen überzogen um eine weitere Anfeuchtung und Erwärmung der
Atemluft zu gewährleisten.
Abb.2 Wandschichten der Trachea
Bronchien
3.3 Aufteilung der Bronchien
Hauptbronchien
Aufteilung der Trachea in den rechten und linken Hauptbronchus in Höhe des
5. Brustwirbels
Bronchoskopisch besonders gut zu sehen ist die Carina. Ein keilartiges
hervorragendes Knorpelstück.
Die Hauptbronchien sind ähnlich aufgebaut wie die Wand der Trachea.
9
Bronchien zweiter Ordnung
Nach wenigen Zentimetern teilt sich jeder Hauptbronchus in kleinere
Bronchien auf. Der rechte Hauptbronchus teilt sich in drei Hauptäste für die
Lappen der rechten Lunge. Der linke Hauptbronchus teilt sich in zwei
Hauptäste für die Lappen der linken Lunge
Segmentbronchien
Die fünf Hauptäste teilen sich weiter in Segmentbronchien, die sich wiederum
immer weiter und kleiner verzweigen.
Rechte Lunge
Oberlappen 3 Segmente
Mittellappen 2 Segmente
Unterlappen 5(6) Segmente
Linke Lunge
Oberlappen 5 Segmente
Unterlappen 4(5) Segmente
Die Segmentgrenzen sind äußerlich nicht mehr sichtbar.
Sie sind als broncho-arterielle-Einheit angelegt, d.h. jedes Segment wird
jeweils von einem Segmentbronchus und einem Segmentast der Lungenarterie
versorgt.
Abb. 3 Aufteilung der Lunge
10
Bronchiolen
Je kleiner die Bronchien werden, desto einfacher und dünnwandiger wird ihr
innerer Aufbau.
Dafür erhalten sie aber reichlich glatte Muskelfasern, welche aktiv den Zu- und
Abstrom von Atemluft regulieren können.
In den Bronchiolen fehlen die Knorpeleinlagerungen völlig.
Bronchioli respiratorii
Die Bronchiolen verzweigen sich erneut in mikroskopisch kleine Äste, die
unmittelbar in Alveolärgang und angeschlossener Alveole enden.
Die Alveolen liegen dabei dicht, traubenförmig gepackt um die Alveolargänge.
Abb. 4 Aufteilung der Bronchien
11
4. Was bedeutet Feuchtigkeit ?
Definition:
Feuchtigkeit ist die in einem Gas enthaltene Menge an Wasserdampf.
Man unterscheidet hierbei weiterhin zwei verschiedene Messgrößen:
1. Absolute Feuchtigkeit
2. Relative Feuchtigkeit
4.1. Absolute Feuchtigkeit
Unter der absoluten Feuchtigkeit versteht man die tatsächlich in einem Gas
enthaltene Menge an Wasserdampf.
Diese wird meist in mg/l gemessen.
Abb.5 Gehalt von Wasserdampf in 1L Gas.
12
4.2. Relative Feuchtigkeit
Unter der relativen Feuchtigkeit versteht man den Gehalt von Wasserdampf in
einem Gas, verglichen mit der Menge an Wasserdampf, die das Gas bei einer
bestimmten Temperatur aufnehmen kann. Das heißt, das Gas wäre in der Lage,
noch mehr Wasserdampf aufzunehmen als es bereits enthält.
Abb. 6 Relative Feuchtigkeit
13
4.3. Was bedeute Maximale Sättigung?
Definition:
Unter der Maximalen Sättigung eines Gases versteht man, die maximal Menge
an Wasserdampf, welches das Gas bei einer bestimmten Temperatur
aufnehmen kann.
Die Menge an Wasserdampf, die ein Gas aufnehmen kann, ist stark von der
Temperatur des Gases abhängig.
Hier eine Übersicht:
Temperatur (°C)
Wasserdampfgehalt (mg/l)
Rel. Feuchte (%), bez. Auf 37 °C
32 33 75 33 35 80 34 37 85 35 40 90 36 42 95 37 44 100
Tab. 1 Verhältnis von Temperatur, Wasserdampfgehalt und rel. Feuchte 4.4. Bedeutung für die Atemgasklimatisierung
Für die Atemgasklimatisierung hat dieses nun folgende Konsequenzen:
Im oberen Respirationstrakt wird das Atemgas auf 33° bis 34°C erwärmt und
mit ca. 80% rel. Luftfeuchtigkeit in Bezug auf 37°C aufgesättigt. Die restliche
Erwärmung und Anfeuchtung findet im unteren Respirationstrakt statt. [1]
14
Daraus ergeben sich folgende Kriterien für die Klimatisierung des Atemgases
die erfüllt sein müssen, bevor das Atemgas dem Patienten zugeführt wird:
1. Atemgastemperatur ca. 33°-34°C
2. 75-80% rel. Luftfeuchtigkeit in Bezug auf 37°C
Die empfohlene Temperatur des Atemgases am Tubus des Patienten sollte ca.
3°C unter der Körperkerntemperatur liegen.
Eine Erwärmung des Atemgases auf über 37°C ist wenig effektiv und erhöht
die Gefahr von Hitzeschäden in der Trachea (Hot – Pot – Tracheitis). [2]
Von physiologischer Atemklimatisierung kann ausgegangen werden, wenn
oben genannte Kriterien erfüllt sind und es nicht zu einem Wasserverlust von
mehr als 7mg H20/L Atemgas kommt. [3]
15
5. Atemgasklimatisierung
5.1. Was heißt Atemgasklimatisierung?
Unter Atemgasklimatisierung versteht man, die künstliche Anwärmung und
Anfeuchtung des Atemgases am Patienten, deren obere Luftwege durch eine
endotracheale Intubation oder Tracheotomie überbrückt wurden. Außer der
Anwärmung und der Anfeuchtung des Atemgases versteht man unter dem
Begriff der Atemgasklimatisierung auch die Reinigung des Atemgases.
Die Notwendigkeit einer Atemgasklimatisierung ist heutzutage unumstritten
bei intubierten oder tracheotomierten Patienten. Bei der Ausschaltung des
oberen Respirationstraktes wird die physiologische Leistung vollständig
verhindert:
Anwärmung des Atemgases auf 75% der Körpertemperatur
Anfeuchtung des Atemgases bis zur Wasserdampfsättigungsgrenze
Reinigung des Atemgases
Die Indikation zur Atemgasklimatisierung besteht allerdings nicht nur bei
langzeitbeatmeten Patienten, sondern gilt ebenso bei Narkosebeatmung,
längeren Operationen, Operationen bei Neugeborenen, Säuglingen und
Kleinkindern. Intubierte Patienten aus der Rettungsmedizin gehören ebenfalls
dazu. [4,5,6,7]
16
5.2. Physiologische Klimatisierung im oberen Respirationstrakt
Der Respirationstrakt stellt die Gesamtheit der Atemwege bis zu den Alveolen
der Lunge dar, welche im vorherigen Kapitel erläutert wurden. Der
anatomische Totraum spielt hierbei eine wichtige Rolle in der Klimatisierung
des Atemgases. Unter dem Totraum, versteht man die Lungenabschnitte, die
nicht am Gasaustausch teilnehmen.
Dieser Raum ist in erster Linie für die Klimatisierung und Zu- bzw. Ableitung
des Atemgases verantwortlich.
Der gesamte Respirationstrakt ist mit einem mehrreihigem Flimmerepithel und
zahlreichen eingestreuten Becherzellen ausgekleidet. In der Nasenhöhle
erstreckt sich ein ausgedehnter venöser Schwellkörper für die Anwärmung der
Atemluft.
Die Flimmerzellen tragen jeweils etwas 200 Zilien, die Mikrotubuli enthalten
und die Bewegung der Zilien ermöglichen. Dieser Zilienschlag in Trachea und
Bronchien bewirkt einen Schleimtransport in Richtung Larynx.
5.2.1 Reinigung der Inspirationsluft
Eine Reinigung der Inspirationsluft geschieht durch zwei wesentliche
Mechanismen:
Zum einem durch die Atemwegsreflexe und zum anderen durch die
Mukoziliare Clearence. Zu den Atemwegsreflexen zählen der Hustenreflex und
das Niesen. Hierdurch werden größere Partikel effektiv aus dem oberen
Luftwegen entfernt. Der Hustenreflex dient ebenfalls dazu größere Mengen
Schleim aus dem Trachealbaum zu mobilisieren oder eingeatmete Fremdkörper
zu mobilisieren.
Die Mukoziliare Clearence beschreibt einen Schleimmfilm, welcher von den
mukösen Drüsenanteilen des respiratorischen Epithels gebildet wird. Auf
diesem Schleimmfilm lagern sich eingeatmete Partikel ab. Das Ablagern der
Partikel erfolgt je nach Größe entweder durch Stoß (Trägheit), Sedimentation
(Schwerkraft) oder Diffusion. Diese Mischung aus Sekret und Fremdpartikeln
wird durch die Zilien in der Nase Richtung Hypopharynx befördert und dort
verschluckt oder ausgehustet.
17
Aus der Trachea wird das Gemisch aus Schleim und Fremdpartikeln ebenfalls
Richtung Pharynx befördert. Also lässt sich daraus schließen, dass die
Reinigung der Nase in der Inspiration und die Reinigung der Trachea in der
Exspiration erfolgen.
Abb. 7 Physiologische Reinigung, Anfeuchtung und Erwämung
5.2.2. Befeuchtung der Inspirationsluft
Die Anfeuchtung der Inspirationsluft erfolgt im oberen Respirationstrakt durch
Verdunstung von Flüssigkeit. Die Flüssigkeit stammt von den serösen
Drüsenanteilen des respiratorischen Epithels. Dieses funktioniert nach dem
Prinzip des Wasserverdunsters.
Der Nase mit ihrer großen Oberfläche und der guten Perfusion kommt hierbei
eine besonders große Bedeutung zu. Für die effektive Befeuchtung im oberen
Respirationstrakt, sind eine Inspiration und eine Exspiration erforderlich. In der
Inspiration erwärmen die Schleimhäute das Atemgas und kühlen dabei aus und
geben Feuchtigkeit an das Atemgas ab. In der Exspiration strömt das Atemgas
erneut an den bereits abgekühlten Schleimhäuten vorbei und es kommt zu einer
Kondensation von Wasser an den Schleimhäuten, welches für die nächste
Inspiration wieder zur Verfügung steht. Aktive Sekretionen erbringen hierbei
die noch fehlende Flüssigkeit.
18
Diese Mechanismen führen dazu, dass die Inspirationsluft bereits im
Pharynxbereich zu ca. 75% rel. Feuchtigkeit, entsprechend der dortigen
Temperatur, gesättigt ist. [8]
5.2.3 Erwärmung der Inspirationsluft
Bei der Erwärmung der Inspirationsluft nimmt die Nase ebenfalls eine große
Rolle ein. In der Nase befinde sich große venöse Schwellkörper und der
Nasenschleimhaut. Sie sind ausgezeichnet durchblutet und vermögen daher das
vorbeiströmende Atemgas suffizient in kurzer Zeit zu erwärmen.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die Atemluft unabhängig von der
Umgebungstemperatur im Pharynx auf 75% der Körpertemperatur erwärmt
wird.
Das anschließende Gewebe, das respiratorische Epithel des
Tracheobronchialbaumes, besitzt eine enorme Leistungsfähigkeit bei der
Klimatisierung des Atemgases. So das es auch möglich ist, bei extremen
Temperatur- und Feuchtigkeitsverhältnissen das Atemgas jederzeit auf
physiologische Werte zu befeuchten und zu temperieren. [9]
6. Was passiert wenn keine Atemgasklimatisierung
vorgenommen wird? (Pathophysiologie)
Eine unzureichende oder gar fehlende Atemgasklimatisierung gefährdet massiv
die Funktion des Ziliarepithels und die damit verbundene mukoziliäre
Clearence. Diese Konsequenzen sind in vielen wissenschaftlichen Untersuchen
verdeutlicht worden.
Weiter kann es zu massiven Schäden an allen anatomischen Strukturen der
Lunge kommen, welches zu einem totalen Funktionsverlust führen kann.
Hauptsächlich bemerkbar macht sich dieses an drei Faktoren:
Beeinflussung der Zilientätigkeit
Steigerung der Klimatisierung im unteren Respirationstrakt
Direkte Schädigung des respiratorischen Epithels
19
6.1. Beeinflussung der Zilientätigkeit
Die Zilientätigkeit lässt sich unmittelbar durch einen Temperaturabfall des
Atemgases beeinträchtigen. Dieses lässt sich einmal durch die Verlangsamung
von Stoffwechselvorgängen bei niedrigeren Temperaturen erklären, so dass es
den eingelagerten Becherzellen nicht mehr möglich ist effektiv zu arbeiten. Der
Zilienschlag verlangsamt sich dadurch und die Becherzellen produzieren
weniger Schleim, was zu einem Viskositätserhöhung des Sekretes führt.
Ebenfalls nimmt das nicht klimatisierte Atemgas mehr Feuchtigkeit aus dem
Epithel und der Schleimschicht und unterstützt somit das Eindicken des
Sekretes.
Dieses hat zur Folge, das bei einer Temperatur des Atemgases von 30 Grad und
einer relativen Feuchtigkeit von 70% die Zilientätigkeit nach 30 Minuten stark
verlangsamt ist und nach 60 Minuten gar zum erliegen kommt. [10]
Bei einem Überangebot von Feuchtigkeit, ist der Zilienschlag zwar nicht
eingeschränkt aber nicht mehr effektiv genug um Partikel zu transportieren.
Das Sekret wird zwar zusätzlich verdünnt (Viskositätsminderung), lässt sich
aber nicht mehr transportieren.
Diese Βeeinträchtigung der mucoziliären Clearence führt zu einem
Sekretverhalt. Eine zusätzliche Behinderung der Expektoration erfolgt durch
den fehlenden Schluss der Glottis.
Als Folge entstehen Atelektasen und damit eine Vergrößerung des Rechts –
Links – Shunts. [11,12] Die Resistance in der Lunge steigt ebenfalls an.
Eine mechanische Irritation des Epithels findet durch den eingebrachten
Endotrachealtubus statt, welche die mukoziliäre Clearence auf Dauer negativ
beeinflusst.
Mann geht davon aus, dass ein Endotrachealtubus, der drei Tage liegt, die
Geschwindigkeit des Schleimtransportes auf 40% des Ausgangswertes
herabsetzt. [13]
20
6.2. Steigerung der Klimatisierung im unteren Respirationstrakt
Die Steigerung der Klimatisierung im unteren Respirationstrakt führt dort zu
einer vermehrten Wärmeproduktion. Der Körper versucht nahezu
wassderampfgesättigte Luft entsprechend seiner Körpertemperatur zu
exspirieren. Daher das exspirierte Gas aber durch den Endotrachealtubus
geleitet wird, entfällt die Nase als natürlicher Wärme- und
Feuchtigkeitstauscher. Es kommt zu einem Wärme- und Feuchtigkeitsverlust
des Patienten.
Der Wärmeverlust kann z.B. eine intraoperative Hypothermie verstärken, was
zu einer verlängerten Aufwachphase führen kann.
Der Flüssigkeitsverlust kann Auswirkungen auf den Gesamtorganismus haben,
insbesondere bei Neugeborenen, Säuglingen und Kleinkindern. [14]
6.3. Direkte Schädigung des respiratorischen Epithels
Die direkte Schädigung des respiratorischen Epithels im Bronchialbaum ist in
der Regel eine Folge der zuvor beschriebenen Mechanismen. Es sei aber an
dieser Stelle erwähnt, das es ebenfalls zu einer Schädigung des Epithels durch
überhitze und/oder übersättigte Atemgase kommen kann.
Die bereits verminderte Schleimbildung kann zu einer Austrocknung des
respiratorischen Epithels führen, was die Bildung von Krusten, Borken und
Ulzerationen begünstigt. Diesen bilden wiederum einen idealen Nährboden für
pathogene Keime, die eine Bronchopneumonie verursachen können. [15]
Der Verlust von Surfactant und die Schädigung des Alveolarepithels werden
ebenfalls beschrieben. [16]
Ein weiteres großes Problem bei trockenen Atemgasen ist das langsame
zuwachsen des Tubuslumens, was letztendlich zu einem Verschluss der
Atemwege führen kann. Dieses zeigt sich besonders bei Langzeitbeatmungen
auf Intensivstationen.
21
6.4. Schema der falschen Atemgasklimatisierung
Austrocknung der oberen und unteren Luftwege mit gesteigertem Wärmeverlust
→ Verringerung oder Aufhebung der Zilienbeweglichkeit evtl. Zerstörung v. Zilien u. Drüsen
↓ ↓
gesteigerter Luftwiderstand
Verlangsamung und Verminderung der Schleimproduktion
↓
↓ ← Erhöhte Viskosität des Bronchialsekrets
↓ ↓
Retention des Schleims
lokale Austrocknung mit Krustenbildung
→
↓ ↓
Obstruktion im Tracheobronchialbaum
Entzündungen, Ulcera, Bakter. Infektionen
↓
↓ ← reduziertes exsp. Reservevolumen
Atelektasenbildung
↓
erniedrigte pulm. Compliance
22
7. Ziel der Atemgasklimatisierung
Ziel der Anfeuchtung muss es also sein, die Funktion des ausgeschalteten
oberen Respirationstraktes bestmöglich zu ersetzen. Durch die Anfeuchtung
muss eine suffiziente Wirkungsweise des Ziliarepithels gewährleistet sein.
Dazu ist es notwendig, mindestens 30mgH2O/L Atemgas zuzufügen.
Dieses wird in einer ISO-Empfehlung verdeutlicht.
Am Wirkungsvollsten geschieht dieses durch Dampf. Wasserdampf kann aber
nur durch die gleichzeitige Erwärmung des Atemgases aufgenommen werden.
Zieltemperatur des Atemgases ist hierbei 33°-34°C
Der Wasserverlust sollte < als 7mgH2O/L Atemgas sein.
8. Was gibt es für Möglichkeiten?
In der Praxis gibt es zwei Arten von Systemen, um die Atemgasklimatisierung
zu gewährleisten.
Man unterscheidet hier bei zwischen den aktiven und passiven Systemen.
Es sollte jeweils nur ein dieser beiden Möglichkeiten angewendet werden.
Eine Kombination beider Systeme ist zur Zeit noch experimentell und ihr
Effektivität ist noch nicht nachgewiesen.
23
8.1. Die aktive Atemgasklimatisierung
Unter der aktiven Klimatisierung versteht man die externe Zufuhr von Wasser
und Wärme zur Atemluft.
Das Wasser kann entweder als Wasserdampf oder als Aerosol der Inspiration
zugesetzt werden. Dafür stehen verschiedene Geräte zur Verfügung:
1. Verdampfer
2. Vernebler
3. Membranbefeuchter
1. Verdampfer
Zu den Verdampfern gehören die Durchlaufverdunster,
Oberflächenverdunster und Dampfinjektoren.
2. Vernebler
Hierzu zählen die Düsenvernebler und Ultraschallvernebler
3. Membranbefeuchter
Zählen im weitesten Sinne auch zu den Verdampfern, haben aber eine
Kapillarmembran
8.2. Die passive Atemgasklimatisierung
Hierunter versteht man die Klimatisierung des Atemgases durch so genannte
Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher.
Sie basieren auf dem Prinzip, die Feuchtigkeit und die Wärme aus dem
exspirierten Atemgas aufzunehmen und sie bei der nächsten Inspiration an das
Atemgas wieder abzugeben.
24
9. Der Klimatisierungsfilter
9.1. Definition:
Der Klimatisierungsfilter zählt zu der passiven Atemgasklimatisierung.
Prinzipiell werden zwei Arten von Filtern unterschieden:
1. Elektrostatische Beatmungsfilter
2. Hydrophobe Beatmungsfilter
Die Heat and Moisture Exchange (HME), auch als künstliche Nase bezeichnet,
sind keine Filter.
Sie speichern Wärme und Feuchtigkeit in der Exspiration im Wärme- und
Feuchtigkeitstauscher und geben diese während der nächsten Inspiration
wieder an das Atemgas zurück. Eine Filterung von Bakterien und Viren findet
bei einem reinen HME nicht statt.
1. Elektrostatische Beatmungsfilter
Dieser Beatmungsfilter ist Flüssigkeitsdurchlässig.
Bei elektrostatischen Filtern ist das Filtermedium positiv und negativ
geladen. Dieses hat zur Folge, dass die Faserabstände im Filter sehr
groß sind, da es sonst zu einer Neutralisation der Spannung kommen
würde. Durch diesen Aufbau ist es nur beschränkt möglich Bakterien,
Viren und Verunreinigungen aus dem Atemgas zu filtern.
Im trockenen Milieu funktioniert dieses Filtertechnik sehr gut.
Daher aber im Beatmungssystem immer ein feuchtes Milieu (Wasser =
Dipol) herrscht, kommt es zwangsweise zu einem nachlassen der
Filtereffektivität.
Die Atemgasklimatisierung bei elektrostatischen Filtern findet in der
Regel über ein hygroskopisches Salz statt.
25
2. Hydrophobe Beatmungsfilter
Dieser Beatmungsfilter ist Flüssigkeitsundurchlässig.
Erreicht wird dieses durch weitaus kürzere Faserabstände und die
Verwendung extrem Flüssigkeitsabweisender Fasern z.B. Keramik.
Es gibt bei diesem Filter keine Einschränkung der Filtereffektivität im
feuchten Milieu.
Die Atemgasklimatisierung erfolgt entweder über einen zusätzlichen
hygroskopischen Anteil oder funktioniert als Kondensationsbefeuchter.
Die kermaikummantelten Glasfasern klimatisieren die Atemgase ohne
zusätzlichen HME – Anteil.
9.2. Welcher ist sinnvoller?
Vergleicht man beide Filterarten miteinander aufgrund dieser Eigenschaften
gewinnt der Hydrophobe Beatmungsfilter.
Die durchgeführten experimentellen und klinischen Studien zeigten einen
ausreichenden Schutz des Beatmungsschlauchsystems vor Viren und Bakterien
bei dem Einsatz eines hydrophoben Beatmungsfilters. Bei dem Einsatz der
elektrostatischen Beatmungsfilter zeigte sich die Möglichkeit des Durchtrittes
kontaminierter Flüssigkeiten.
Ein weiterer Nachteil der elektrostatischen Beatmungsfilter, ist das verzögerte
einsetzen der Atemgasklimatisierung, da sich das hygroskopische Salz zuerst
mit Feuchtigkeit aufsättigen muss, bevor es zu einer Anfeuchtungsleistung
kommt. Kommt es zu einem Wasserdurchtritt in dem Filter steigt kurzzeitig der
Beatmungsdruck an und bleibt langfristig erhöht.
Somit ist nur der hydrophobe Filter in der Lage eine bakterielle und virale
Penetration zu verhindern und einen konstanten Beatmungsdruck im feuchten
Milieu zu gewährleisten.
26
9.3. Warum ein Filter zur Atemgasklimatisierung?
Um diese Frage zu klären, muss man sich genauer mit den Vor- und Nachteilen
der aktiven und passiven Atemgasklimatisierung auseinander setzen.
Daher sich die Atemgasklimatisierung durch die Filter/HME noch nicht überall
durchgesetzt hat und es immer noch eine große Skepsis gibt gegenüber der
aktiven Befeuchtung, die seit Jahren Anwendung findet, werden die Nachteile
einer aktiven Befeuchtung nur kurz aufgelistet und erläutert. Die
Anforderungen und die Leistungsfähigkeit von Filter/HME werden im weiteren
Verlauf genauer besprochen.
10. Anforderungen an das aktive und passive Klimatisierungssystem
Die Anforderung an beide Klimatisierungssysteme lassen sich durch folgende
Aspekte verdeutlichen:
die Handhabung, Geräte- und Patientensicherheit
die Anfeuchtungsleistung
Einfluss auf Beatmungsparameter
Einfluss auf die Atemarbeit bei supportiv ventilierten/spontan atmenden
Patienten
Hygienische Aspekte
Kosten für die Anwendung
Es gibt bereits verschiedene Studien, die sowohl das aktive als auch das
passive System auf diese Aspekte hin verglichen haben. [17,18,19,20]
Zusammenfassend lässt sich draus für die aktiven Systeme folgendes ableiten:
Die Steuerung vieler aktiver Atemgasklimatisierungen beschränkt sich auf die
Messung der Temperatur am Y- Stück und/oder des Wassers im Befeuchter.
27
Dieses ist auf keinen Fall ein ausreichendes Monitoring für die
Atemgasfeuchte.
Des Weiteren kann es zu einer Überwärmung des Atemgases kommen, was
letztendlich eine Verbrennung der Mucosa und Hyperthermiegefahr mit sich
bringt. Diskutiert wird auch der so genannte „Hot – Shot“, welcher bei einer
Diskonnektion des Beatmungssystems vom Tubus und dem nicht
gleichzeitigem Abschalten der aktiven Befeuchtung entsteht. Häufige
Situationen dafür wären z.B. das endotracheale Absaugen und die
Umintubation. [21]
Beatmet man einen postoperativ unterkühlten Patienten mit einer aktiven
Befeuchtung und einer Temperatur des Inspirationsgases von 36°C und rel.
Feuchtigkeit von 100%, so kommt es zu einer Kondensation im
Tracheobronchialsystem und einer gefürchteten Wasserretention in der Lunge.
Durch dieses Überangebot kommt es auch zu einer vermehrten
Sekretproduktion und einem Surfactantverlust. [22,23]
Hinzu kommt die Bildung von Kondenswasser im Schlauchsystem, welches
sich auch nicht bei beheizbaren Schläuchen verhindern lässt. Es besteht daher
immer die Gefahr, dass es zu einer Kondenswasseraspiration und einer
intrapulmonalen Keimverschleppung kommt. Die Funktion des Respirators
kann dadurch ebenfalls beeinträchtigt werden. [24,25]
Zugeschaltete Vernebler sind meist Kaltvernebler und haben häufig eine
unzureichende Leistung. Es gibt Berichte, wo kaltes Aerosol, Bronchospasmen
auslöst. [23] Werden Ultraschallvernebler verwendet, können diese zu einer
nicht kontrollierbaren Überwässerung der Lunge führen. Weiterhin ist das
entstehende Aerosol aus hygienischer Sicht nicht unproblematisch, da es als
ideales Transfermedium für Keime anzusehen ist. [26]
Bei der Jet – Ventilation und der Einspritzung von über 100°C heißem
Wasserdampf geht eine große Gefahr für Patient und Personal aus. Solche
Anlagen haben meist auch hohe Sicherheitsanforderungen und bedürfen
spezieller Einweisungen und differenziertem Monitoring.
Es gibt eine Diskussion über die Leistungsfähigkeit von aktiven Anfeuchtern
bei einem Atemminutenvolumen > 10L/min. Wobei es hier zu großen
Unterschieden verschiedener Systeme kommt. [27]
28
Betrachtet man sich genauer die IRV (Inversed Ratio Ventilation), so zeigt sich
eine erhöhte Permeabilität des Alveolarepithels und es ist möglich das
vermehrt Wasser über die Lunge resorbiert wird und es zu einer
Überwässerung der Lunge kommt.
Zu Guter letzt besteht ein hoher finanzieller und personeller Aufwand zur
Aufbereitung der Systeme, Schläuche usw.
11. Die Betrachtung des Filters/HME
Was muss ein Filter können?
Hier eine kurze Auflistung der Anforderungen an eine Filter/HME:
1. Hydrophobizität
2. Filtrationsleitung bei Bakterien und Viren
3. geringer Widerstand / Totraum minimal
4. Anfeuchtung
5. Einzelstückprüfung
6. Sterilität
7. Monitorport
8. Interaktion des Filters mit medizinischen- und Anästhesiegasen
9. Gewicht
10. Normgerechte Konnektoren
Schaut man sich diese Punkte nun einzeln an, so kann man schnell feststellen,
welche neue überlegende Rolle die Filter/HME in der Langzeitbeatmung von
Patienten auf der Intensivstation und während der Narkose einnehmen. Es
kommen ausschließlich hydrophobe Filter zur Ansprache.
29
1. Hydrophobizität
Definition:
Der Begriff Hydrophob stammt aus dem Griechischen: hydro = Wasser und
Fòbos = Furcht.
Hydrophob kann man also mit „wassermeidend“ übersetzten. [28]
Mit diesem Fachausdruck aus der Chemie werden Substanzen charakterisiert,
die sich nicht mit Wasser mischen und es auf Oberflächen meist abperlen
lassen.
Für den Filter/HME bedeutet diesen nun folgendes:
Der Filter ist unter den Druckbedingungen der künstlichen Beatmung
undurchlässig für potentielle kontaminierte Flüssigkeiten wie Wasser, Blut und
Sputum.
Das Wasser stammt aus dem hohen Feuchtigkeitsgehalt des Atemgases auf der
Patientenseite, sowie das vom CO2 – Absorber erzeugte Wasser, was als
Kondensat im Beatmungssystem niederschlägt.
Zu vermehrtem Sekret kommt es bei Lagerung des Patienten in der Bauchlage
oder andern Lageveränderungen des Patienten. Dieses Sekret darf ebenfalls
nicht in das Beatmungssystem hinter dem Filter gelangen.
Durch Intubation, endotracheale Absaugung und chirurgischen Eingriffen an
der Lunge kann es zu einer Blutansammlung vor dem Filter kommen.
Ein hoher Anteil der Intubationen verläuft offen oder okkult blutig. Studien
belegen, dass der prozentuale Anteil hierbei zwischen 76-86% liegt. Somit ist
das Bronchialsekret mit dem gleichen Infektionsrisiko wie Blut behaftet. [29]
Diese Hydrophobizität muß bis zu einem Druck von 50cm H2O (Wassersäule)
bestand haben um als sicher zu gelten. Druckwerte unterhalb dieses Wertes
können als nicht sicher angesehen werden. [30]
30
2. Filtrationsleitung bei Bakterien und Viren
Eine weitere, sehr wichtige Anforderung an den Filter, ist die effiziente
Filterung von Bakterien und Viren von mindestens 99,999%.
Weiterhin ist es wichtig das der Filter Fremdpartikel wie z.B. von Geräten
(Kolbenabrieb, Schlauchmaterial, Verpackungspartikel) filtert.
Es schützt den Patienten ebenfalls vor Verunreinigungen der zentralen
Gasversorgung und Mikroorganismen aus unvollständig desinfizierten
Geräteteilen.
Diese Leistung wird in versch. Laboren überprüft und dem Hersteller
bescheinigt.
3. Geringer Widerstand / Totraum minimal
Dieses Kriterium ist sehr wichtig bei hydrophoben Filtern.
Aufgrund der Beschaffenheit der hydrophoben Faser gibt es die Möglichkeit,
diese in unterschiedlichen Abständen in den Filter einzuarbeiten. Ein größerer
Abstand der Fasern, führt zu einem erhöhten Risiko der
Feuchtigkeitseinlagerung in den Zwischenraum, was letztendlich zu einer
Druckerhöhung im Beatmungssystem führt. Dieser ist zwar schleichend, kann
sich aber negativ auswerten.
Eine Richtlinie besagt, das der Widerstand bei einem Flow von 60L/min nicht
höher als 5cm H2O sein darf. [31]
Abb. 8
31
Bei benutzten Filtern zeigt sich in der Regel ein langsamer Anstieg des
Atemgaswiderstandes durch Einwirkung der Atemgasfeuchtigkeit. Beim Pall
Filter stieg der Druck während der Benutzungsphase von 24 h langsam an, bei
keinem Filter überstieg er 2mbar. Anders beim Sterivent, hier lagen die
Gaswiderstände nach 24h bei allen Filtern über 5mbar. [31]
(1mbar ~ 10,2mm Wassersäule)
Bei der Anfeuchtung kommt es ebenfalls auf den Widerstand an, der den Filter
erzeugt.
Es stehen, wie ja bereits beschrieben, versch. Möglichkeiten zur Verfügung,
um die Feuchtigkeit im Filter zu binden. Geschieht dieses zum Beispiel wie bei
einem Schwamm oder durch ein Papier, so kommt es sehr schnell zu einem
Anstieg des Widerstandes über die 5cm H20, die international gültig sind.
Vermieden werden kann dieses dadurch, dass ein Filter verwendet wird, der
zur Anfeuchtung auf eine Keramikmembran zurückgreift. [32]
4. Anfeuchtung
Wie bereits unter Punkt 3 beschrieben, sollte der Filter eine Keramikmembran
zur Anfeuchtung und Erwärmung nutzen um optimal zu arbeiten.
Ein weiterer Nachteil bei dem Einsatz von Schwämmen, Papier und Salz ist
eine deutlich verzögerte Anfeuchtung und Erwärmung.
32
5. Einzelstückprüfung
Bezieht sich einmal auf den Test für Bakterien und Viren sowie auf die
Verarbeitung des Filters.
• In vitro Rückhaltetest für:
• Mycobacterium tuberculosis
• Human immunodeficiency virus
• Hepatitis C Virus
• Brevundimonas diminuta
• MS2 Bacteriophage
• Staphylococcus aureus
• Pseudomonas spec.
• Latex - Proteine
Es sollte weiterhin eine Einzelprüfung jedes Filters bezüglich der Dichtigkeit
des Gehäuses stattfinden.
6. Sterilität
Der Filter sollte sterilisiert worden sein oder unter Reinraumbedingungen
produziert werden.
7. Monitorport
Dieser Anschluss dient zur Messung von Anästhesiegasen oder dem CO2 im
Atemgas. Entweder befindet sich dieser Port am Filter oder am
Beatmungssystem.
33
8. Interaktion des Filters mit medizinischen- Anästhesiegasen
Es sollte selbstverständlich sein, das alle Gase und sonstigen Substanzen im
Beatmungssystem, die mit dem Filter in Kontakt kommen können keine
chemische Reaktion im Filter auslösen dürfen.
9. Gewicht
Das Gewicht bei dem Filter spielt eine nicht ganz unerhebliche Rolle. Da der
Filter möglichst Tubusnah platziert werden sollte, ist er in der Lage, mit seinem
Gewicht direkten Zug auf den Tubus auszuüben.
Einer ungewollten Extubation wird somit Vorschub geleistet.
10. Normgerechte Konnektoren
Diese werden in sog. ISO – Normen geregelt und gewährleisten eine
Konnektivität zu bestehenden Beatmungssystemen im Klinikbereich.
34
12. Vorteile eines Klimatisierungsfilters
Der Klimatisierungsfilter bietet viele Vorteile gegenüber der aktiven
Klimatisierung von Atemgasen. Es werden nun die wichtigsten Vorteile
aufgelistet und erläutert.
1. Partikelfiltration
Der Filter ist in der Lage jegliche Art von Partikeln, Bakterien und Viren, die
dem Atemgas zugesetzt werden zu filtern und nicht in den Patienten gelangen
zu lassen. Ebenso ist der umgekehrte Weg vom Patienten zum Gerät oder der
Raumluft ebenfalls ausgeschlossen. Es ergibt sich daraus eine hohe Sicherheit
für den Patienten und das Personal.
Somit ist eine sichere Beatmung zum Beispiel von Patienten mit einer offene
Tbc oder sogar einer SARS – Infektion möglich. [33]
2. Keine Gefahr der Überfeuchtung des Patienten
Dadurch, das der Filter in der Lage ist, nur die Feuchtigkeit aus der
Exspirierten Luft zu speichern, ist es ihm nicht möglich in der Inspiration mehr
Feuchtigkeit als nötig abzugeben. Eine Überwässerung der Lunge kann somit
nicht stattfinden und es wird nicht negativ in die Mukoziliäre Clearence des
Patienten eingegriffen.
3. Geringe Absaugfrequenz
Aufgrund der Vermeidung der Überwässerung des Patienten und der damit
verbunden Erhaltung der physiologischen Mukoziliären Clearence, muss der
Patient weniger endotracheal abgesaugt werden. Hier ist es möglich eine
Vielzahl von Absaugkathetern einzusparen. Es ergibt sich ein Rückgang der
Absaugfrequenz von 15-20%. [34,25]
35
4. Kostengünstigeres Verfahren
Es kann möglich sein, das ein leistungsfähiger Filter/HME bis zu fünfmal
preiswerte ist als vergleichbare aktive Systeme, wenn man die Investitions-,
Betriebs-, Personal-, Aufbereitungs- und Wartungskosten vergleicht. [18,20]
5. Reduktion der Pneumonierate
Dieses ist ein sehr viel diskutierter Punkt und es liegen keine überprüften
Vergleichsstudien hierzu vor. Alle bis jetzt durchgeführten Studien zeigen aber
eindeutig, dass durch den Wechsel von einem aktiven zu einem passiven
System die Rate der Ventilation associated pneumonia (VAP) signifikant
reduziert werden.
Man geht davon aus, das passive Verfahren eine Reduktion der VAP von
140/1000 Patienten auf 98/1000 Patienten zur Folge hat.
Ein Grund hierfür könnte die reduzierte Anzahl von Manipulation am
Beatmungssystem sein.
Dieser Punkt hat eine erhebliche Auswirkung auf die Verweildauer des
Patienten auf der Intensivstation und Behandlungskosten. [35,36,44]
6. Situation in der Anästhesie
In der Anästhesie stellt sich das Problem, das mehrere Patienten an einem
Anästhesie – Arbeitsplatz betreut werden müssen. Hierbei bei kann es zu
Kreuzkontamination durch das Schlauchsystem, Kreisteil und Beatmungsgerät
kommen.
Durch den Einsatz eines Filter/HME ist es möglich, diese
Kreuzkontaminationen zu vermeiden und ein und dasselbe Beatmungssystem,
Kreisteil usw. für mehrere Patienten zu nutzen.
Der Einsatz des Filter/HME kann als Alternative zur Desinfektion des
Narkoseschlauchsystems zwischen dem Einsatz bei verschiedenen Patienten
gemäß der RKI – Richtlinie für Krankenhaushygiene und Infektionsprävention,
Punkt 1.7.1.3 angesehen werden.
36
7. Stabilere Anfeuchtung
Taugliche Filter/HME garantieren gegenüber aktiven Systemen identische
Befeuchtungsleistungen. Studien belegen sogar eine weitaus stabilere
Anfeuchtung von passiven Systemen bei höheren Atemvolumina als aktive
Systeme. [18,20]
13. Nachteile eines Klimatisierungsfilter
1. Feuchtigkeitsbegrenzung
Es kann maximal nur die Feuchtigkeit zurückgegeben werden, die der Patient
vorher exspiriert hat.
Dieses kann zu Problem bei folgenden Patienten auftreten:
- stark negativ bilanzierte Patienten
- hohe Leckageraten (undichter Cuff)
- Erkrankungen, die die Beschaffenheit des respiratorischen Epithels
verändern
- Mucoviszidose
2. Vorgeschädigte Lungen
Patienten die zuvor lange mit zu heißen und zu trockenen Atemgasen ventiliert
wurden, sollten mit einem aktiven System versehen werden.
3. Gravierende Unterschiede der Filter
Auch wenn es eine Norm für die Beschaffenheit von Filtern/HME gibt, so
heißt dieses lange noch nicht, das wenn ein Filter/HME die Norm (ISO 8185)
erfüllt, das er für eine ausreichende Anwärmung und Anfeuchtung des
Atemgases geeignet ist. [37,18]
37
14. Vorurteile gegenüber des Klimatisierungsfilter
Im Alltag kursieren immer wieder viele Vorurteile über die Filter/HME. Diese
sind aber zum Großteil unberechtigt. In vielen Studien wurde dieses bereits
widerlegt. Dieses soll aber nicht ausschließen, dass es durchaus zu Problemen
unter der Klimatisierung mit passiven Systemen kommen kann die klinisch
signifikant werden können.
1. Ein Patient kann nicht spontan über einen Filter/HME atmen
Es ist immer wieder nötig, das ein Patient spontan über einen endotrachealen
Tubus oder einer Trachealkanüle atmet. Ein Filter wird hier häufig als
zusätzlicher Widerstand und als Totraumvergrößerung angesehen.
Hier gilt gleichermaßen die Klimatisierung der Atemluft wie bei der
maschinellen Beatmung, mit der Einschränkung, dass der Atemwiderstand
nicht unzulässig erhöht werden darf.
Das hat zur Konsequenz, dass der Durchatemwiderstand, bei einem Flow von
60L/min nicht um mehr als 2mbar gesteigert werden darf. Die Vergrößerung
des Totraumes durch den Filter/HME darf nicht mehr als 40% betragen.
Hierzu stehen reine HME´s zur Verfügung, die von ihrer Bauart deutlich
kleiner und leichter sind.
Viele Filter auf dem Markt erfüllen diese Anforderungen. Es kann also davon
ausgegangen werden, dass ein Patient ohne Probleme spontan über einen
Filter/HME atmen kann.
38
2. Niedrige Befeuchtungsleistung
Der häufigste Einwand gegen ein passives System. Daraus resultieren
Komplikationen wie zu zähes Sekret oder Tubusokkulsionen.
Auch hier zeigen viele durchgeführte Studien, dass zu keinem zu zähem Sekret
unter der Anwendung von passiven Systemen kommt. Sollte dieses doch
einmal beobachtet worden sein, so ließ sich dieses sehr gut mit der Gabe von
Mukolytica beheben.
Eine Tubusokkulsion wurde nur als sog. Bolus von Sekret nach Umlagerung
beschrieben, wobei hier davon auszugehen ist, das auch eine aktive
Befeuchtung dieses nicht verhindert hätte. [38]
Langzeitbeatmung mit passiven Systemen ist sicher. Ursprünglich vermutete
Probleme bei Patienten mit viel Sekretbildung oder Pseudomonasinfektion
stellen somit keine Indikation für ein aktives System da.
3. Co2 Retention
Häufig wird davon geredet, dass es zu einer schleichenden Co2 Retention unter
der Beatmung mit passiven Systemen kommt.
Dieses wird bis heute sehr kontrovers diskutiert. In der Vergangenheit, kam es
aufgrund der Beschaffenheit der Filter durchaus zu einer CO2 Retention. Diese
ließen sich aber häufig auf einen Defekt des Filters zurückführen und waren
nach Austausch des Filters nicht mehr klinisch relevant.
Durch Weiterentwicklung der Filter konnte dieses Problem fast ausgeschlossen
werden. Die heutigen Filter liefern teilweise deutlich besser Druckwerte auf die
Zeit des Einsatzes bezogen als damalige Filter. Somit ist eine CO2 – Retention
aufgrund einer Druckerhöhung durch den Filter fast ausgeschlossen, solange er
nicht durch andere Substanzen(Blut, Sputum) in seiner Funktion beeinträchtigt
wird.
39
4. Leistung des Filter/HME hängt stark von der Körpertemperatur ab Eine weitläufige Meinung, die aber noch teilweise gültig ist.
Unter Betrachtung der Physiologie der Lunge und der Atemgasklimatisierung
ist gerade der Filter/HME die optimale Lösung für Patienten mit
Temperaturschwankungen.
Ein Patient mit Fieber gibt deutlich mehr Wärme und Feuchtigkeit ab, aber
nach Abzug des Feuchtigkeits- und Wärmeverlustes erhält er mehr
Feuchtigkeit und Wärme vom Filter/HME zurück. Gleiches gilt für den
Hypothermen Patienten. Der Patient erhält jedes Mal die optimale Temperatur
und Anfeuchtung des Atemgases zu seiner Körpertemperatur.
Die Qualität der Befeuchtungsleistung eines Filter/HME hängt nicht von der
Körpertemperatur ab, sondern von der Beschaffenheit seines Filtermediums.
[39]
15. Standzeiten der Filter / Wechselintervalle
Schlauchsystem
Eine kontroverse Diskussion findet ebenfalls darüber statt, wie lange
Filter/HME im Beatmungsschlauchsystem belassen werden dürfen.
Der Wechselintervall von Beatmungsschläuchen hinter dem Filter, gerät
ebenfalls in eine neues Licht bei der Verwendung von Filter/HME.
Das RKI empfiehlt Beatmungsschläuche alle 7 Tage zu wechseln.
Das RKI kann keine Empfehlung für oder gegen die Verwendung von
Beatmungsfiltern geben. [40]
Aktuell sehen die Empfehlungen vor, Filter/HME alle 24h zu wechseln.
Ein Wechsel des Schlauchsystems sollte alle 7 Tage stattfinden.
Der Wechsel der geschlossenen Absaugung alle 24h.
Bei Verdacht auf Kontamination sollte jeweils ein sofortiger Wechsel
stattfinden.
40
Gängige Praxis ist es, auch diese Wechselintervalle einzuhalten. Aufgrund
neuer Studien ist es aber auch durchaus möglich an eine Veränderung der
Wechselintervalle zu denken.
Filter/HME
Nimmt man sich einmal den Wechselintervall des Filter/HME vor, so lässt man
sich schnell eines besseren belehren. Studien zeigen bei einer Ausdehnung des
Wechselintervalles auf 48h keinen negativen Einfluss auf die
beatmungsassoziierte Pneumonie oder die Anfeuchtungsleistung.
Ein Wechselintervall von 48h kann somit als sicher angesehen werden.
Entscheiden dabei ist die Erhöhung des Widerstandes im Filter über diesen
Zeitraum.
Moderne Filter zeigen auch keine überschreiten der empfohlenen
Druckerhöhung nach 48h und empfehlen auch keinen vorherigen Wechsel. Ein
vorheriger Wechsel sollte nur bei Verschmutzung oder Fehlfunktion erfolgen.
Wird ein Vernebler vor dem Filter eingesetzt, so sollte ein Wechselintervall
von 24h eingehalten werden. [41]
Schlauchsystem
Das RKI empfiehlt ein Wechsel alle 7 Tage, egal welche Anfeuchtung
verwendet wird.
CDC Empfehlungen bei Verwendung eines Filter/HME´s besagen, das ein
Schlauchwechsel nur bei Fehlfunktion oder Verschmutzung angezeigt ist. Ein
Wechsel des Schlauchsystems sollte erst nach Extubation des Patienten
erfolgen.
Häufige Schlauchwechsel dienen nicht der Pneumonieprävention, sondern
bewirken eher das Gegenteil. [42]
41
Geschlossene Absaugung
Aktuellen Studien zu Folge, kann der Wechselintervall der geschlossen
Absaugung auf 48h heraufgesetzt und als sicher angesehen werden. [43]
16. Schlussfolgerung
Die Atemgasklimatisierung dient insbesondere der Erhaltung und
Wiederherstellung der physiologischen Wärme- und Feuchtigkeitsverhältnissen
im unteren Respirationstrakt. Dieses gilt gleichermaßen für intubierte und
tracheotomierte Patienten.
Nach dem heutigen Stand der Forschung und Studien kann sicher davon
ausgegangen werden, das eine Atemgasklimatisierung durch passive
Filter/HME als ausreichend anzusehen ist. Die meisten Anforderung werden
von den passiven System erfüllt und sind damit für die Narkosebeatmung, die
prähospitale Situation und die Langzeitbeatmung auf der Intensivstation
geeignet.
In Grenzbereichen der maschinellen Beatmung, kann es durchaus sinnvoll sein,
auf ein leistungsstarkes, aktives System zurückzugreifen. Grade in Bereichen
mit sehr hohen Flowraten oder massiven Beatmungsdrücken sowie sehr
schwierigen Sekretverhältnissen. Die Indikationen für ein aktives System
sollten dabei aber eng gestellt werden. Der routinemäßige Einsatz von aktiven
Systemen ist nicht mehr notwendig.
Passive Systeme bieten durch ihre Bakterien- und Virenundurchlässigkeit einen
zusätzlich hohen Schutz gegen pulmonale – nosokomiale Infektionen.
Die Gefahr der Sekretverlegung unter der Benutzung von passiven Systemen
lässt sich nicht ganz ausschließen, wird aber durch alle modernen
Beatmungsgeräte sofort erkannt.
Diese Möglichkeit fehlt nur bei Patienten die spontan über einen Filter/HME
atmen.
Weiterhin kann der Einsatz passiver Systeme weitaus kostengünstiger und
effektiver sein als ein aktives System bei höherer Patienten- und
Personalsicherheit.
42
Literaturnachweis
1. Lullies, H.; Trincker, D.: Taschenbuch der Physiologie Bd. 1. Gustav
Fischer Verl. Jena. 3. durchges. Aufl., 195–197, 1981
2. Schulze, M.: Vergleichende Untersuchungen aktiver
Atemgasanfeuchter. Diplomarbeit 11, Fachhochschule Lübeck, 1992
3. Ingelstedt, S. Studies of the conditioning of air in the respiratory tract
Acta otolaryngologica
4. Fonkalsrud, E.; Calmes, S.; Barcliff, L.; Barrett, C.: Reduction of
operativ heat loss of pulmonary secretions in neonates by use of heated
and humidifid anesthetic gases. J. Cardiovasc. Surg. 80, 718–722, 1980
5. Kleemann, P.: In vivo Untersuchung zur Klimatisierung von
Narkosegasen mit Hilfe eines Bakterienfilters unter low-flow-
Bedingungen. In: Beiträge zur Anästhesiologie u. Intensivmed., Verl.
Wilhelm Maudrich; Wien, München, Bern Bd.16, 366–369, 1986
6. Tontschev, G.: Atemgasklimatisierung bei Narkosen. Anaesthesiol.
Reanimat. 6, 323–334, 1983
7. Zietz, G.: Beatmungsgeräte, 2. bearb. u. erweit. Aufl., Volk u. Ges.,
Berlin, 11–43
8. Ingelstedt, S.: Studies on the conditioning of air in the respiratory tract.
Acta orolaryng. 65, 131–140, 1956
9. Maguire, H.; Saint Pierre, M.: A method of heating and humidification
of gases for use of the Bird Ventilator in neonate anaesthesia. Anaesth.
& Analg. 53, 1014–1015, 1974
10. Dalhamn, T.: Mucous flow and ciliary activity in the trachea of healthy
rats and rats exposedmto respiratory irritant gases. Acta physiol. scand.
suppl. 123, 36–39
11. Iravani, J.; Melville, G.: Wirkung von Pharmaka und Milieuänderungen
auf die Flimmertätigkeit der Atemwege. Respiration 32, 157–162, 1975
12. Nemes, C.; Niemer, M; Noack, G.: Datenbuch der Anästhesiologie.
Kap. 6 Grundlagen der Kinderanästhesie. Befeuchtung und Erwärmung
von Atemgasen. Fischer. Stuttgart, New York
13. Elwany, S.; Merkhamer, A.: Effect of nasotracheal intubation on nasal
mukociliary clearance. Br. J. Anaesth. 59, 755–759,
43
14. Larsen, R.: Anästhesie, 4. überarb. u. erw. Aufl.; München, Wien,
Baltimore; Urban & Schwarzenberg 114–117, 1992
15. Chalon, J.; Loew, D.; Malebranche, J.: Effect of dry anaesthetic gases
on tracheobronchial epithelium. Anesthesiology 37, 338–343
16. Köhler, H.; Schneider, D.; Engelmann, L.: Intensivmedizin – Innere
Medizin und Grenzgebiete. Joh. Ambrosius Barth Leipzig, 93–102
17. Henze, D.: Sind Wärme- und Feuchtigkeitstauscher zur
Atemgasklimatisierung bei der Langzeitbeatmung geeignet?
Anaesthesist 44, Suppl 1, 125, 1995
18. Henze, D.: Vergleich etablierter Methoden der artifiziellen
Atemgasklimatisierung. Dissertation; Med. Fakultät. Martin-Luther-
Universität Halle-Wittenberg, 1. Aufl., Tectum Verlag, 1996
19. Rathgeber, J.; Züchner, K.; Kietzmann, D.; Weyland, W.: Wärme- und
Feuchtigkeitstauscher zur Klimatisierung der Inspirationsluft intubierter
Patienten in der Intensivmedizin. Anaesthesist 44, 274–283, 1995
20. Rathgeber, J.; Henze, D.; Züchner, K.: Atemgasklimatisierung mit
leistungsfähigen HME (Heat and moisture exchanger) – eine effektive
und kostengünstige Alternative zu aktiven Befeuchtern bei
langzeitbeatmeten Patienten. Eine prospektive randomisierte klinische
Studie., Anaesthesist 45, 518–525, 1996
21. Schulze, M.: Vergleichende Untersuchungen aktiver
Atemgasanfeuchter. Diplomarbeit 11, Fachhochschule Lübeck, 1992
22. Hörning, I.: Verhütung von Komplikationen bei Langzeitbeatmung.
Aktuelle Probleme der Intensivmedizin Bd. 3, Johann Ambrosius Barth,
Leipzig, 177–189
23. James, L.; Sampliner, J.: Handbuch der Intensivmedizin. 3. erw. u.
überarb. Aufl.; Basel, München, Paris, London, New York, New Delhi,
Singapore, Tokyo, Sydney. Karger Verl., 124–166
24. Hartenauer, U.: Infektionsprophylaxe bei intubierten und
tracheotomierten Patienten. Krankenh. Hyg. Infektionsver. 6, 246–251
25. Kilian, J.; Benzer, H.; Ahnefeld, F.: Grundzüge der Beatmung. Kl.
Anästhesiologie u. Intensivth. Bd. 39 Berlin, Heidelberg, New York;
Springer, 305–313, 1991
44
26. Daschner, F.: Nosokominale Infektionen – der sog. Infektiöse
Hospitalismus. Med.-Klin. 70, 1065–1071, 1975
27. Martin, C.; Papazian, L.; Perrin, G.; Bautz, P.; Gouin, F.: Performance
evaluation of three vaporizing humidifers and two heat and moisture
exchangers in patients with minute ventilation >10 l/min. Chest., 102,
1347–1350, 1992
28. http://de.wikipedia.org/wiki/ - freie Enzyklopädie
29. Kanefield et al., 1990, Kristensen et al., 1990, Parker & Day, 2000
30. Französische Richtlinie über die Anforderungskriterien an einen
Beatmungsfilter
31. Technische Beurteilung von Beatmungsfilter”, Henning et.al.,
Medizinische Klinik 91,1996
32. Gasflußwiderstand von drei HMEF unter feuchten Bedingungen:
Auswirkungen auf die Patientensicherheit. Morgan-Hughes NJ, Mills
GH, Northwood D. Br J Anaesth 2001; 87(2):289 – 291.
33. ´SARS Provincial Operations Centre, Ontario, May 1, 2003; Hedley
and Allt-Graham, 1992. Anaesthesia 47, 414-420
34. Boots R., Howe S., George N., Harris F., Faoagali J. (1997) Clinical
utility of hygroscopic heat and moisture exchangers in intensive care
patients. Crit Care Med 25: 1707-1712
35. Gatsmeier P. (2003) Aktive versus passive Befeuchtung. J Anaesth
Intensivbehandlung 2:44
36. Kranebetter r., Leier M., Kammermeier D., Just H., Heuser D., Einfluss
von aktiver und passiver Befeuchtung auf die beatmungsassoziierte
nosokomiale Pneumonie. Anaesthesist 2004 53:29-35
37. Thäle, H.; Hares, W.; Rathgeber, J.; Henze, D.; Züchner, K.:
Bemerkungen zur Arbeit von J. Rathgeber et al.,
Atemgasklimatisierung mit leistungsfähigen HME (Heat and moisture
exchanger) – eine effektive und kostengünstige Alternative zu aktiven
Befeuchtern bei beatmeten Patienten. In Anaesthesist 45, 518–525,
1270–1272, 1996
38. Bax S., Welte T., Anwendungssicherheit passiver Befeuchtung mit
HME bei langzeitbeatmeten Patienten auf der Intensivstation, Otto –
von – Guericke Universität Magdeburg
45
39. - Rathgeber, J.; Züchner, K.; Kietzmann, D.; Weyland, W.: Wärme-
und Feuchtigkeitstauscher zur Klimatisierung der Inspirationsluft
intubierter Patienten in der Intensivmedizin. Anaesthesist 44, 274–283,
1995
40. http://www.rki.de/, RKI Homepage des Robert Koch-Instituts
41. Produktinformation der Firma Pall
42. http://www.cdc.gov/, US - - Centers for Disease Control and Prevention
(CDC)
43. Kollef Mh., Prentice D., Mechnincal ventilation with or without daily
changes of in-line suction catheters, 466-472
44. Bench S., Systematischer Review “Humidification in the long term
ventilated patient”, Intensive and Critical Care Nursing 19: 75-84
Allgemeine Literatur
Arne Schäffler, Sabine Schmidt
Mensch, Körper, Krankheit
Gustav Fischer, 2. Auflage
Biologie, Anatomie, Physiologie
Gustav Fischer, 3. Auflage
Larsen R.
Anästhesie und Intensivmedizin
Springer, 6. Auflage
Keifert H.
Das Beatmungsbuch
WK Fachbücher, 3. Auflage
Müller E.
Beatmung
Thieme, 1. Auflage
46
Allgeier M.
Anästhesie und Intensivpflege in Theorie und Praxis
Urban&Fischer, 2. Auflage
Abbildungsnachweis:
Abb. 1 Trebsdorf M., Biologie Anatomie Physiologie, 7. Auflage 2002
Abb. 2 Trebsdorf M., Biologie Anatomie Physiologie, 7. Auflage 2002
Abb. 3 Trebsdorf M., Biologie Anatomie Physiologie, 7. Auflage 2002
Abb. 4 www.medizinfo.de
Abb. 5. Fisher & Paykel Healthcare
Abb. 6 Fisher & Paykel Healthcare
Abb. 7 Fisher & Paykel Healthcare
Abb. 8 Pall Corporation
