Diskussion
Echte Lungen reagieren anders als die künstliche Lunge. Die künstliche Lunge war klein und hat eine feste Compliance. Wenn der Druck jedoch 20 cmH2O erreicht, werden die Reaktionen der verschiedenen Beatmungsgeräte nicht unterschiedlich sein. Die Größe des Atembeutels des manuellen Systems und seine Compliance sind wichtiger. Es können Beatmungsbeutel mit unterschiedlicher Größe und Compliance verwendet werden. Johnstone(16) stellte 1973 fest, dass Beatmungsbeutel als druckbegrenzende Vorrichtungen wirken können. Der American National Standard for Anesthetic equipment-Reservoir Bags ANSI Z79.4 von 1983 (17) besagt, dass jeder Beutel mit einem Volumen von mehr als 1,5 l einen Druck von 35 cmH2O nicht überschreiten sollte, wenn er auf das Doppelte seines Volumens ausgedehnt wird, und dass der Druck beim Sechsfachen seines Volumens 60 cmH2O nicht überschreiten sollte. In den USA werden daher sehr nachgiebige Atembeutel verwendet.
Bei sehr nachgiebigen Lungen mit geringem Atemwegswiderstand ist ein Volutrauma noch möglich, wenn der Druck kontinuierlich über 20 cmH2O liegt. In Europa, wo es keine Norm für Reservoir-Beutel gibt, bevorzugen die meisten Anästhesisten weniger nachgiebige Beatmungsbeutel, die von der Firma des Beatmungsgeräts oder von Drittanbietern, wie denen von C.H. Medical Ltd. Diese europäischen latexfreien Ballons sind nachgiebiger als die älteren schwarzen Gummiballons, bei denen der Druck leicht über 60 cmH2O steigen kann. Die europäischen 2- und 3-Liter-Ballons entsprechen nicht den ANSI-Anforderungen. Der 2-Liter-Ballon von C.H.Medical Ltd. erreicht bei doppeltem unaufgeblasenem Volumen einen Druck von 46 cmH2O, während der 3-Liter-Ballon einen Druck von 52 cmH2O erreicht, was weit über dem Grenzwert von 42 cmH2O liegt.
Jeder Anästhesist ist sich der Risiken bewusst, die entstehen, wenn er einen Patienten an ein Beatmungsgerät anschließt, ohne den geeigneten Beatmungsmodus zu verwenden. Wenn ein Alarm ausgelöst wird, kann der Anästhesist reagieren und das Problem beheben. Viele Anästhesisten treffen ihre eigenen Sicherheitsvorkehrungen, um sowohl ein Volutrauma als auch ein Barotrauma zu verhindern. Einige Anästhesisten verwenden immer einen sehr großen Ballon, während andere einen Ballon mit einem Loch verwenden, das mit den Fingerspitzen verschlossen werden muss, um den Druck zu erhöhen, so dass es nie zu einem unbeaufsichtigten Druckanstieg kommen kann. Ballons mit einem Loch werden nicht mehr hergestellt, da es Probleme beim Anschluss eines Spülsystems gab. Einige Anästhesisten wechseln während der Einleitung der Anästhesie und der Lagerung des Patienten niemals das Personal, sondern ziehen es vor, dass dieselbe Person den Patienten an das Beatmungsgerät anschließt und das Beatmungsgerät startet. Korrekte Alarm- und APL-Einstellungen können zu einer früheren Warnung führen, können aber ein Volumentrauma nicht verhindern. Unterhalb von 20 cm H20 ist die manuelle Gesichtsmaskenbeatmung häufig unzureichend, und die richtigen Alarme werden während der Gesichtsmaskenbeatmung kontinuierlich ausgelöst.
Nur ständige Wachsamkeit, nicht nur ein korrekter Alarm oder eine korrekte APL-Einstellung, kann ein Volutrauma verhindern. Ständige Wachsamkeit durch einen Anästhesisten in direktem Kontakt mit dem Patienten ist in den meisten Ländern vorgeschrieben. Dennoch sollten, wenn möglich, bessere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden.
Im Jahr 2000 schlug Weinger (18) die Verwendung von HFE für die Konzeption und Entwicklung medizinischer Instrumente und Geräte vor. Weinger stellte fest, dass viele Anästhesisten vergaßen, die Einstellungen des Wahlschalters für die manuelle Beatmung und des APL zu koordinieren, der bestimmt, ob ein mechanisches Beatmungsgerät an den Atemkreislauf angeschlossen wird oder ob der Arzt den Patienten weiterhin manuell beatmen muss. Infolgedessen würde der Patient keine Atemzüge erhalten und könnte ein Volumentrauma der Lunge bekommen.
Man kann die künstliche Grenze von 20 cmH2O und 5 Sekunden als gefährlich diskutieren. Es gibt keine klare Antwort auf einen akzeptablen Druck und eine akzeptable Zeit, die für die Lunge nicht schädlich sind. Es gibt keinen genauen Druck, bei dem kein Lungentrauma auftritt. Die alte ANSI-Norm von 1983 nahm 35 cmH2O bei zweifachem Ballonvolumen an und ließ noch höhere Drücke bei größeren Volumen zu. Es ist bekannt, dass das Beatmungsgerät unter vielen Umständen potenziell gefährlich sein kann, wie Kolobow (2) im Jahr 2001 erwähnte. Das Volumentrauma ist heute jedoch wichtiger als das Barotrauma. Eine Beatmung oberhalb der gesamten Lungenkapazität ist gefährlicher als eine Beatmung mit hohem Druck bei geringem Lungenvolumen, wie Dreyfuss (19) 1992 erstmals erwähnte. Bei Patienten mit Atemnotsyndrom bei Erwachsenen oder bei Patienten mit steifem Thorax oder steifer Lunge sind anhaltende Drücke von 20 cmH2O möglicherweise nicht gefährlich. Bei den meisten gesunden Lungen liegt der Spitzendruck während der Beatmung weit unter 20 cmH2O, was darauf hindeutet, dass ein Druck von mehr als 20 cmH2O zu einer Überblähung und Schädigung der Lungen führen könnte. Berücksichtigt man das Risiko eines Biotraumas (4), dann kann jeder Druckanstieg während der Beatmung schädlich sein.
Bei Kindern ist klar, dass Atemwegsdrücke oder Lungenvolumina oberhalb der normalen physiologischen Werte immer schlecht für die Lunge sind. Ein neues Sicherheitssystem sollte nicht nur den Druckanstieg nach einer bestimmten Zeit begrenzen, sondern auch die Volumenexpansion der Lunge, indem es eine vollständige Deflation ermöglicht. Der derzeit vorgeschlagene Grenzwert in den Beatmungsgeräten von 75 cmH2O und in den amerikanischen Beatmungsbeuteln von 35 cmH2O ist viel zu hoch und bei vielen Patienten sicherlich gefährlich.
Z Fu und JB West fanden bei betäubten Kaninchen heraus, dass die Kapillarpermeabilität bei hohen Lungeninflationszuständen signifikant anstieg. Die Anzahl der Endothel- und Epithelbrüche pro Millimeter Zellauskleidung stieg signifikant von 0,7 und 0,9 auf 7,1 und 8,5, als sie das Langvolumen durch Erhöhung des transpulmonalen Drucks von 5 auf 20 cmH20 bei gleichem transmuralem Kapillardruck erhöhten. (20)
Bei der Tieranästhesie gibt es mehr Berichte über Barotraumen, weil die Qualität der Ausrüstung geringer ist, weniger Ausbildung erforderlich ist, weniger rechtliche Einschränkungen bestehen oder die Meldung von Problemen rechtliche Konsequenzen hat. Die Zurückhaltung bei der Veröffentlichung unerwünschter Ereignisse schränkt die Beispiele beim Menschen ein. In Belgien gibt es zwei abgeschlossene Fälle von Patiententod aufgrund von Barotrauma durch das Beatmungsgerät.
Es gibt viele Beatmungsgeräte, die nicht bewertet werden, obwohl es keinen Hinweis darauf gibt, dass ihre Konstruktion sicherer ist. Es gab keinen Unterschied in der Sicherheit zwischen den älteren und den neueren Beatmungsgeräten, abgesehen von der Verbesserung des Drehknopfes, der von manuell auf automatisch umgestellt wurde. Seit 1983 verlangen die USA konformere Beatmungsbeutel, während der Rest der Welt weiterhin Beatmungsbeutel verwendet, deren Konformität zwischen der des amerikanischen und der des älteren schwarzen Gummiballons liegt.
Kein untersuchtes Beatmungsgerät mit dem amerikanischen Beatmungsbeutel erfüllt die Sicherheitsbedingungen hinsichtlich des erreichten Drucks und der Alarme. Sie können daher alle als risikobehaftet oder gefährlich angesehen werden. Gäbe es ein besseres Sicherheitsventil, könnten diese gefährlichen Situationen nicht auftreten. Ein Sicherheitsventil mit Speicher könnte bei einem niedrigeren Druck als das APL-Ventil öffnen, wenn der gefährliche Druck länger als die maximal mögliche Inspirationszeit besteht. Eine Beatmungsfrequenz von weniger als 6 Atemzügen pro Minute und ein Peep von mehr als 20 cmH2O werden selten verwendet. Die manuelle Beatmung mit einem Ballon kann niemals einen konstant hohen Druck erzeugen. Wenn ein Beatmungsbeutel fast leer ist, muss man den Druck für eine kurze Zeit ablassen, um den Beatmungsbeutel wieder zu füllen.
Wir schließen mit dem Vorschlag, dass eine solche Sicherheitsvorrichtung gebaut und bei jedem Beatmungsgerät verwendet werden sollte. Dieses System sollte im Beatmungskreislauf oder im manuellen Kreislauf, der mit dem Beatmungsbeutel verbunden ist, eingebaut werden, aber vorzugsweise in der Nähe des Patienten, um ihn unter allen Bedingungen zu schützen. Idealerweise muss es unter allen Bedingungen und in allen Positionen funktionieren und darf die normalen manuellen und automatischen Beatmungsmodi nicht beeinträchtigen. Es sollte immer aktiv sein oder sich automatisch ein- und ausschalten.
Zukünftige Studien mit einem solchen Gerät könnten feststellen, ob eine längere Einschränkung des Atemwegsdrucks vorteilhaft wäre, aber solche Studien wären sehr schwierig durchzuführen. Tierstudien wären äußerst nützlich, vorausgesetzt, die Lungenphysiologie ist vergleichbar. Ein System, das den Druck im Laufe der Zeit senkt und dennoch eine manuelle und mechanische Beatmung ermöglicht, wäre eine Verbesserung für alle Anästhesie-Beatmungsgeräte.