Atemgasbefeuchtung

Atemgasbefeuchtung ist eine Methode zur künstlichen Erwärmung und Befeuchtung des Atemgases bei maschinell beatmeten Patienten. Unter dem Begriff Atemgaskonditionierung ist neben der Erwärmung und Befeuchtung auch die Reinigung des Atemgases zu verstehen. Diese drei wesentlichen Funktionen der Atemgaskonditionierung dienen der Vorbereitung des inspirierten Atemgases für die empfindlichen Lungen. Bleibt die natürliche Atemgaskonditionierung aus, können pulmonale Infektionen und eine Schädigung des Lungengewebes die Folge sein.

Wird ein Patient über längere Zeit beatmet, so müssen zwingend Maßnahmen zum Ausgleich des Wärme- und Feuchtigkeitsverlustes getroffen werden, um derartige Komplikationen zu vermeiden. Grundsätzlich stehen hierfür zwei Methoden zur Verfügung: aktive oder passive Atemgasbefeuchtung. Experimente zur Kombination beider Methoden haben in der Praxis noch keine Bedeutung erlangt.

Aktive Atemgasbefeuchter

Ein aktiver Atemgasbefeuchter sorgt dafür, dass maschinell beatmete Patienten mit optimal konditioniertem Atemgas versorgt werden. Bei den aktiven Befeuchtungsverfahren wird dem Atemgas unter Einsatz von beispielsweise elektrischer Energie Feuchtigkeit und Wärme zugeführt. Nach der Norm ISO 8185 sind die Leistungsdaten und sicherheitstechnischen Anforderungen für aktive Atemgasbefeuchter festgelegt. Danach liegen der minimale Wassergehalt des inspirierten Atemgases bei 33 mg/l und die maximale Atemgastemperatur bei 42 °C.

Je nach dem Aggregatzustand des Wassers (Aerosole oder Wasserdampf) unterteilen sich die aktiven Atemgasbefeuchter in Vernebler, Verdunster und Sprudler.

Vernebler

Vernebler erzeugen Aerosole in unterschiedlicher Tröpfchengröße, die dem inspirierten Atemgas beigemischt werden. Man unterscheidet Düsenvernebler und Ultraschallvernebler. Da Vernebler das Risiko der Überwässerung des Patienten bergen, werden sie heute nur noch zur Verabreichung von Medikamentenaerosolen verwendet.

Verdunster

Verdunster reichern das inspirierte Atemgas mit Wasserdampf an. Beim Durchströmungsverdunster wird der Inspirationsflow durch ein erwärmtes Wasserbad geleitet, hingegen beim Oberflächenverdunster der Inspirationsflow auf der Wasseroberfläche entlanggeführt wird. Demzufolge transportiert der Oberflächenverdunster ausschließlich Wasserdampf und keine Wassertröpfchen zum Patienten. Dies hat den Vorteil, dass Wasserdampf keine Keime transportiert. Das Risiko der Keimübertragung ist also beim Oberflächenverdunster minimal.

Eine neue Form des Verdunsters ist der Gegenstromverdunster, welcher nach dem natürlichen Prinzip des Nasen-Rachen-Raums arbeitet. Da die Luft über eine große, feuchte Oberfläche geleitet wird, welche Körpertemperatur hat, wird die Luft immer optimal erwärmt und befeuchtet. Normale Oberflächenverdunster hingegen müssen mit einer Überhitzung des Wassers arbeiten, wodurch die Befeuchtung vor allem bei den schwankenden Gasflüssen der heutigen Beatmungsformen nicht optimal sein kann. Außerdem besteht durch die Überhitzung bei kurzzeitigen Beatmungsunterbrechungen das Risiko eines sogenannten Hot-Shot, das heißt einer kurzzeitigen sehr heißen und feuchten Luftmenge, welche für den Patienten ein Risiko darstellt.

Sprudler

Beim Sprudler wird der Inspirationsflow durch ein Kapillarsystem geleitet. In den Kapillaren zirkuliert erwärmtes Wasser. Die Anfeuchtungskapazität des Sprudlers ist nur gering, kann aber durch eine Erhöhung der Wassertemperatur verbessert werden. Der Einsatz eines Sprudler erfolgt zumeist bei der Sauerstofftherapie mit hohem Flow über eine Maske oder Nasensonde, um einer Austrocknung der Schleimhäute oder Blockierungen in Nase und Mund vorzubeugen.

Passive Atemgasbefeuchter

Passive Atemgasbefeuchter sind unabhängig von externen Energiequellen oder einer externen Wasserversorgung. Sie arbeiten als Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher, auch Heat and Moisture Exchanger (HME) genannt, und werden wie eine künstliche Nase zwischen Tubus und Y-Stück platziert. Dort entziehen sie dem exspiriertem Atemgas Wärme und Feuchtigkeit und führen es bei der nachfolgenden Inspiration dem Atemgas wieder zu. Aufgrund signifikanter qualitativer Unterschiede sollten ausschließlich HMEs eingesetzt werden, die eine effektive Atemgasbefeuchtung gewährleisten. Dabei sind HMEs mit hoher reversibler Wasserretentionskapazität, geringem Innenvolumen und niedrigen Durchflusswiderständen vorzuziehen.

Um genügend Wasser und Wärme aufzunehmen, muss der HME vollständig vom exspiratorischen Atemgasstrom durchzogen werden. Bei Leckagen wie beispielsweise bei Patienten mit bronchialen Fisteln ist diese Voraussetzung nicht erfüllt. Ein Risiko besteht zudem bei Patienten mit erhöhter Sekretproduktion, Blutungen etc. Hier kann es zur Verlegung des HMEs kommen. In diesen Fällen wird der Einsatz aktiver Atemgasbefeuchter empfohlen.

Literatur

  • W. Oczenski, H. Andel und A. Werba: Atmen – Atemhilfen. Thieme, Stuttgart 2003, ISBN 3-13-137696-1
  • J. Rathgeber: Grundlagen der maschinellen Beatmung. Aktiv Druck, Ebelsbach 1999, ISBN 3-932653-02-5
  • S. Schäfer, F. Kirsch, G. Scheuermann und R. Wagner: Fachpflege Beatmung. Elsevier, 2005, ISBN 3-437-25182-1
  • A. Schulze: Respiratory Gas Conditioning and Humidification. In: Clin Perinatol. 2007; 34: S. 19–33, ISSN 0095-5108
  • M.P. Shelly, G.M. Lloyd und G.R. Park: A review of the mechanism and methods of humidification of inspired gases. In: Intens Care Med. 1988; 14:1, ISSN 0342-4642
  • F. Kapadia, M. Shelly, J.M. Anthony et al.: An active heat and moisture exchanger. In: Br. J. Anaest. 1992; 69: S. 640–642, ISSN 0007-0912
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