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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-79460
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/7946/


Jensen, Marie Christin

Untersuchung zur Abhängigkeit der arteriellen, endtidalen und transkutanen Kohlendioxidverläufe von Änderungen der Beatmungsfrequenz

Analysis of arterial, endtidal and transcutaneous carbon dioxide courses as a function of changing ventilation frequency

Dokument1.pdf (5.534 KB) (md5sum: 569b62b068910536b837ac571498900a)

Kurzfassung in Deutsch

Die mechanische Beatmung ist zwar seit Jahrzehnten wichtigster Bestandteil der Intensivtherapie, nach wie vor ist ihre Anwendung allerdings kompliziert und teilweise mit erheblichen Risiken für den Patienten verbunden. Diese Risiken gilt es im Sinne einer optimalen und lungenprotektiven Beatmung zu minimieren. Einen vielversprechenden Weg zu diesem Ziel stellt die Entwicklung automatisierter Beatmungssysteme – wie zum Beispiel das AUTOPILOT-Beatmungssystem der Universitätsklinik Freiburg– dar.
Ziel der Automatisierung ist es, die Einstellung der Beatmung so an die individuellen Bedürfnisse des Patienten anzupassen, dass dessen Atemmechanik und Gasaustausch möglichst innerhalb physiologischer Zielwerte gehalten werden können. Bei der automatisierten Kontrolle des Gasaustausches erfolgt die Einstellung des PCO2-Zielwertes über die Anpassung der Atemfrequenz. Aufgabe der vorliegenden Studie war es, die transienten PCO2-Verläufe nach Atemfrequenzänderungen bei intubierten und narkotisierten Patienten quantitativ zu analysieren. Diese Analyse ist als Voraussetzung für die Programmierung des Frequenzreglers unabdingbar. Bei den untersuchten Patienten (n=17) erfolgte eine Variation der Atemfrequenz nach einem festgelegten Protokoll; der PCO2 wurde endtidal, transkutan und zum Teil auch arteriell gemessen.
Die Datenanalyse ergab eine lineare Abhängigkeit der Latenzzeit (Zeit bis zur Einstellung des neuen PCO2-Gleichgewichtes) sowie der absoluten PCO2-Änderung von der Größe der Atemfrequenzänderung. Auf dieser Basis ist die Festlegung sinnvoller Überwachungs-zeiträume sowie eine präzise Ansteuerung des PCO2-Zielwertes in Abhängigkeit von der Größe der Atemfrequenzänderung möglich. Die Approximation einer mathematischen Funktion an die transienten, endtidalen PCO2-Kurven ergaben ein Prädiktionsmodell, welches es ermöglicht, bereits mit nur wenigen PCO2-Messwerten – nach Atemfrequenz-änderung – den neuen PCO2-Zielwert voraus zu berechnen und falls nötig zu korrigieren.
Es ist außerdem festzustellen, dass sich die Methode der transkutanen PCO2-Messung in ihrer aktuellen Form für die Zwecke der automatisierten Beatmung nicht eignet.
Für die Programmierung des Atemfrequenzreglers des AUTOPILOT-Beatmungssystems wurden in dieser Arbeit mit der Entwicklung eines Prädiktionsmodells und mit der Fest-legung sinnvoller Überwachungszeiträume die wesentlichen Grundlagen gelegt.


Kurzfassung in Englisch

Mechanical ventilation has been an essential part of Intensive Care Medicine since decades, nevertheless its implementation is still complicated and can constitute serious dangers for the patients. These dangers should be minimized by means of a lungprotective ventilation. One promising way to achieve this objective is the developement of automated mechanical ventilation systems, for example the AUTOPILOT, a system created by the Anaesthesiology Department of the University Clinics Freiburg.
The objective of automated ventilation systems is the adaptation of the ventilator settings to the individual needs of the patient in order to keep his respiratory function and his gas exchange within physiological borders. Within this automated control of gas exchange the pCO2-target value will be achieved by adjusting the respiratory frequency. The intention of the present study was the analysis of transient pCO2-courses following changes in respiratory frequency in anesthesized and intubated patients, a precondition indispensable for the programming of the frequency regulator. The respiratory frequency of the patients included in this study (n=17) was therefore varied after a defined protocol, the endtidal, transcutaneous and partially arteriel pCO2-courses were measured and recorded.
The analysis of the data revealed the latency (time until new pCO2 equilibration was reached) as well as the absolute change in pCO2 after a change in respiratory frequency as a linear function of the amplitude of this change. Based on this knowledge the definition of sensible monitoring periods as well as the precise approach of the pCO2 target value depending on the amplitude of the change of respiratory frequency are possible. The approximation of an exponential function to the endtidal pCO2-courses could be used as a prediction model, which allows the calculation of the new pCO2 equilibration with only a few pCO2-values following a change in respiratiory frequency. A deviation from the target value can thus be corrected immediately.
The present study provides the basis on which the programming of the frequency regulator of a computed ventilator system like the AUTOPILOT is possible.


SWD-Schlagwörter: Kohlendioxid , Kapnographie , Künstliche Beatmung , Exponentialfunktion
Freie Schlagwörter (englisch): carbon dioxid , latency , mechanical ventilation , automated ventilator system , Autopilot , curve fit
Institut: Anaesthesiologische Univ.-Klinik
Fakultät: Medizinische Fakultät / Universitätsklinikum
DDC-Sachgruppe: Medizin und Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Guttmann, Josef (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 22.07.2010
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 08.02.2011
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