Post on 21-Jul-2018
Eberhard-Karls-Universität
Universitätsklinikum Tübingen
Unterschiede zwischen CPAP-Systemen technische Grundlagen
Unterschiede in Funktion und Wirkung zwischen aktiven und passiven Systemen
Jörg ArandKlinik für Kinder- und Jugendmedizin
TübingenAbt. Neonatologie
Inhalt
Was ist CPAP
Wirkungsweise
Aufbau der Systeme
Wirkungsweise und Vergleich verschiedener Komponenten
Schlussfolgerungen für die Klinik
CPAP
CPAP
(möglichst) konstanter positiver
Atemwegsdruck während des gesamten
respiratorischen Zyklus
PEEP
(positiver Atemwegsdruck während des
Expirationszyklus).
CPAPWer hat‘s erfunden?
Exspiratorisches Stöhnen (Knorksen)
Aktive Ausatmung gegen weitestgehend geschlossene Stimmritze
Erhöhter intrapulmonaler Druck
Endexspiratorisches Offenhalten der Alveolen
FRC
Stabilisierung der distalen Atemwege (bes. bei Surfactantmangel)
Wirkung CPAP 1
Erhöhung FRC Stabilisierung der Alveolen
Verminderung intrapulmon. R-L-Shunt
Verbesserung Compliance
Verbesserung Oxygenierung
P
niedrige FRC
(Atelektasen)
normale
FRC
hohe FRC
(Überblähung)
VVTü
VTn
VTa
DpüDpnDpa
Wirkung CPAP 2
Erhöhung transpulmonaler Druck Stabilisierung/Erweiterung der AtemwegeResistance
Stabilisierung Thoraxwand/DiaphragmaDystorsion, Phasenverschiebung
Verminderung insp. Atemarbeit
Verminderung L-R-Shunt auf Ductusebene und bei ASD, VSD
Anregung Atemantrieb Apnoe
Eberhard-Karls-Universität
Universitätsklinikum Tübingen
CPAP
Technische Grundlagen
Aufbauprinzip
Geregelte
Gaszufuhr
Druckgenerator/
-regelung
Atemgas-
Konditionierung
Verbindung
zum Patienten
Überwachung
(Druck, FiO2)
Anforderungen an des „ideale“ CPAP-System
Geregelte
Gaszufuhr
Druckgenerator/
-regelung
Atemgas-
Konditionierung
Verbindung
zum Patienten
Überwachung
(Druck, FiO2)
Konstante Gaszufuhr mit regelbarer FiO2
problemlos
Insbesondere bei kleinen Frühgeb.: •37°C •100% relat.Feuchte
schwierig
• FiO2 problemlos• Druck
Schlauchsystemproblemlos
patientennah schwierig
Anforderungen an des „ideale“ CPAP-System
Geregelte
Gaszufuhr
Druckgenerator/
-regelung
Atemgas-
Konditionierung
Verbindung
zum Patienten
Überwachung
(Druck, FiO2)
• einfach zu fixieren• ermöglicht Bewegung des Patienten•Keine Druckstellen und Schädeldeformierungenschwierig
•Konst. Druck unabhängigvon Atemphase•Lecktoleranzschwierig
Das CPAP-System als Problemfür den Patienten
Zusätzlicher Widerstand Interner Widerstand des CPAP-Treibers Widerstand der Patientenkonnektion
Zusätzlicher Totraum In erster Line in Patientenkonnektion
Beeinträchtigung durch Austrocknung/Reizung der Atemwege Anlegen CPAP System Lärm
Der Patient als Probleme für das CPAP-System
Variable Flüsse (In-/Exspiration
Variable Lecks an Nase und Mund
Aktivität des Kindes
Größe des Kindes, Nasenform usw.
CPAP-SystemeDruckgenerator
„Passive“ Systeme
i.d.R. Konstantflowsysteme
Regulation der Druckes über (variable) Resistance im Exspirationsschenkel
„Aktive“ Systeme
Aufbau des Druckes durchGasjet (Düsensystem, Staudruck)
CPAP-Systeme„Passive“ Systeme
konst. Resistance
Druckeinstellung durch Anpassung des Systemflow
Ungünstig, stark flowabhängig
Verbesserung durch Regulation des Systemflows
Nutzung in Heim-CPAP-Geräten
Mit Trick auch mit binasalen-Tubenmöglich (dünner Schlauch am Exspirationsschenkel)
MPG!
CPAP-Systeme„Passive“ Systeme
Ungeregelte Ventile (Federventil ..)
geregelte Ventile (z.T. Respiratoren)
Druckregulation durch variablen Widerstand (Ventil) im Exspirationsschenkel
Druckkonstanz hängt von Empfindlichkeit und Schnelligkeit des Regelkreises ab
Druckmessung nur im Schlauchsystem möglich
CPAP-Systeme„Passive“ Systeme
Wasserschloss/Bubble-CPAP
Relative Druckkonstanz, solange Leckfluss<Systemfluss
Druck da, solange es „blubbert“
Zusätzl. Effekt durch Druck-OszillationenLee Biol Neonate 1998;73:69
CPAP-Systeme„Aktive“ Systeme
Gas-Jets
Gerätetypen
Benveniste (erstes in der Praxis angewendetets System)
Arabella
Infant-Flow
Medi-Jet
(High-Flow-Nasenbrille)
Druckerzeugung durch Injektordüse
Venturi-Effekt
Bernouli-Prinzip
Coanda-Effekt
CPAP-Systeme „Aktive“ Systeme
Venturi-Effekt
je geringer der Querschnitt umso größer die Flussgeschwindigkeit
Bernoulli-Prinzip
Je höher die
Flussgeschwindigkeit,
umso niedriger der
Druck
Beispiele Bernoulli-Effekt
und Schnarchen, Wasserstrahlpumpe
Coanda-Effekt
Ein Fluidstrom im Kontakt mit eine gewölbten Oberfläche versucht dieser zu folgen
Funktionsskizze Infantflow
Funktion Infantflow
Inspiration Pause Exspiration
Funktion Medi-Jet
Deutlich leise als Infant-Flow
Zusätzlicher Totraum
Studien?
Hi-Flow-Nasenkanüle
Ausnutzung des Bernoullieffektes ähnlich wie bei Infantflow
Nasenhöhle als Strömungskammer
Schleimhautreizung
Austrocknung
Keine Druckmessung
Keine Überdrucksicherung!
Courtney, Pediatrics 2001De Klerk Adv Neonatal Care (2008) 8:98
CPAP-SystemeVerbindung zum Kind
Binasale Tuben
Naso-pharyngeal-Tubus
Trachealtubus
Gesichtsmaske
Kopfbox (hood CPAP,helmet)
(Pulmarca - CNP!)
Sauerstoffbrille (High flow nasal canula)
CPAP Systeme
KopfboxArch. Dis. Child. Fetal Neonatal Ed. 2008;93;F302-F304
CPAP Systeme
Hudson-Babylog Hudson-Stephanie
Bauchlage schwierig
CPAP Systeme
Fisher-Paykel
Relativ rigide Schläuche
CPAP Systeme
BabyFlow
Anwendung nur mit Babylog (kein Druckausgang)
CPAP Systeme
Schaller
Anwendung nur mit Babylog (kein Druckausgang)
CPAP Systeme
Stephan
CPAP Systeme
Infant Flow Medi Jet
Lautes Rauschen (bis 90 dB)Nasenkompression
Druckschwankungen in den Atemwegen
1 Leerwert Nasenmodell
2 Bear 2001 / Hudson 1
3 Babylog / Hudson 1
4 Wasserschloß / Hudson 1
5 Infant-Flow (small)
6 Medi-Jet (klein)
7 Babylog mononasal 2,5 zu
8 Babylog mononasal 2,5 auf
0
1
2
3
4
5
6
7
1 2 3 4 5 6 7 8
Atemwegsdruck bei konstantem Leck (ohne Atmung)
Druck (mbar bei in-/exspiratorischem Flow von 1,5 l/s)
Atemarbeit / Atemzug
4,00 0,05 0,58 0,28 0,26 0,22 0,16 0,15
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
Gesamt-Atemarbeit
Leerwert Nasenmodell
Babylog mononasal 2,5
Babylog / Hudson IBear 2001 / Hudson IMedi-Jet (klein)Wasserschloß / Hudson IInfant-Flow (small)
Atemarbeit /Atemzug (mJ)
CPAP-Tuben
Vorteile stabile Fixierung bei offenem 2. Nasenloch
physiologischer Totraum
Nachteile bei offenem 2. Nasenloch Druck im
Pharynx deutlich unter System-Druck
bei verschlossenem 2. Nasenloch hohe Resistance und starke Druckschwankungen
Gefahr Tubusverlegung durch eingetrocknetes Rachensekret
Gefahr Druckstellen in Nase, Schleimhautschäden im Rachen
Vorteile geringe Resistance kaum zusätzlicher Totraum Erhaltung der natürlichen Nasen-
Funktion, weniger Sekretprobleme geringere variable Lecks
Nachteile schwierigere Fixierung u.U. schwierigere Lagerung Gefahr Druckstellen am
Nasenseptum „Steckdosennase“ (temporär)
Nasopharyngealtubus Binasaler Tubus
Davis, Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2001;85:F82–F85)
Mazzella,Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2001;85:F86–F90
De Paoli et al. Cochrane 2003
Vergleich Infant Flow – andere
Vorteile Infantflow
Realer CPAP-Druck wird relativ gut angezeigt
Batteriebetrieb möglich, dadurch für Kreißsaal-einsatz geeignet
Wahrscheinlich Reduktion Apnoehäufigkeit
Möglicherweise atemmechanische Vorteile
Nachteile Infantflow
Teures Stand-Alone Gerät
Hohe Verbrauchs-materialkosten
Hohe Lautstärke (>90dB bei 67% der Patienten!)
NIPPV nur Advance/ SiPAP
Maske: Mittelgesichtsimpression
Ahluvalia Acta Pediat 1998
Kavvadia Eur. J. Pediat 2000
Courtney, Pediatrics 2001
Karam ADC fetal neonatal Ed. 2008 93:F132
Eberhard-Karls-Universität
Universitätsklinikum Tübingen
CPAP
Klinische Studien
Ergebnisse klin. Studiengesicherte Daten
Kurze binasale Kanülen effektiver als mononasale De Paoli Cochrane 2008 Jan 23;(1):CD002977
(synchronisierte) NIPPV verbessert Wirkung bezüglich Apnoeen
Davis Sem fetneonat Med 2008DePaoli Acta Paediatr. 2003;92(1):70-5 Lemyre Cochrane 2002;(1):CD002272
Ergebnisse klin. Studienwahrscheinliche Daten
Infantflow wahrscheinlich atemmechanische Vorteile besonders bei sehr kleinen Frühgeborenen
Infantflow wahrscheinlich bessere Reduktion Apnoehäufigkeit als Wasserschloss bzw Stefanie
Pantalitschka ADC Fetal Neonatal Ed. 2008 Jul;93(4):F289
HFO-CPAP möglicherweise günstig bezüglich pCO2
Colaizy Acta paediat (2008) 97:1518
Offene Fragen
Optimaler CPAP-Druck-Generator
Optimaler Flow
Optimaler Druck – wie bestimmen
Wie Entwöhnung vom CPAP
Beste nasale Anbindung (Fixation, keine Traumatisierung)
ZusammenfassungTechnik CPAP-Systeme
binasale CPAP-Systeme nutzen! Bisher keine gesicherten Vorteile eines bestimmten
binasalen Systems erwiesen Auswahl des CPAP-Systems anhand von
Zusatzkriterien möglich Lärmbelastung , Fixierung - Lagerung, überlagerte Beatmung Oszillationen
Lecks führen bei allen Systemen zum Druckverlust (vom Infant-Flow am besten erkannt)
Eberhard-Karls-Universität
Universitätsklinikum Tübingen
CPAP
Klinischer Einsatz
Lagerung
Mund
Intermittierend geöffneter Mund meist kein Problem
Evt. Kinnbandage, Schnuller
Körperposition Wells Cochrane 2005 Apr 18;(2):CD003645
Am besten Bauchlage (ACHTUNG! Kopfverdrehung!)
15-20° Steigung (ACHTUNG! Windelpaket)
Kopfposition
Leichte Reclination (in Rückenlage)
Lagerung
Gefahr der Obstruktion der oberen Atemwege durch Flexion des Kopfes
Nasenprobleme Adäquate prongs
Durchmesser Nasenlöcher Septumbreite
Kein Zug oder Druck auf Nase Kein Kontakt zwischen Brücke des
Prong und Nasenseptum Prong fixieren Polsterung/Schutzplatte Nasen-Maske
FixationPolsterung
Ernährung und CPAP
Keine Beschränkung
Trinken bei stabilen Kindern mgl.
CPAP-Bauch
Offene Magensonde (oral!)
Aspiration wenn nötig (selten)
Bauchmassage/Darmrohr
Auf regelmäßige Stuhlausscheidung achten!
Problem Sekretion
Eindicken von Sektret in Nase und Rachen in Abhängigkeit von
Anfeuchtung des Atemgases
Leck-Flow
Optimale Konditionierung des Atemgases
Temperatur ca. 37°C
Rel. Feuchte gegen 100%
Problem Apnoe
Bauchlage
Neigung (15-20°)
nIPPV
InfantFlow, Wasserschloss (?)Pantalitschka ADC Fetal Neonatal Ed. 2008 Jul;93(4):F289
Wells Cochrane 2005 Apr 18;(2):CD003645
Davis PG Cochrane 2001
Danke für die Aufmerksamkeit!
CPAP-Systeme „Aktive“ Systeme
Bernoulliprinzip
Anwendung der Hudson-Prongs