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