Alexander Aloy und Eva Schragl Jet-Ventilation Technische Grundlagen und klinische Anwendungen Springer-Verlag Wien New York OA Dr. Alexander Aloy Dr. Eva Schragl Klinik fUr Anaesthesie und Allgemeine Intensivmedizin der Universitat Wien, Osterreich Das Werk ist urheberrechtlich geschutzt. Die dadurch begrundeten Rechte, insbesondere die der Ubersetzung, des Nachdruckes, der Entnahme von Abbildungen, der Funksendung, der Wiedergabe auf photomecha nischem oder ahnlichem Wege und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. © 1995 Springer-Verlag/Wien Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buch berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daB solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden durften. Produkthaftung: Fur Angaben uber Dosierungsanweisungen und Applikationsformen kann vom Verlag keine Gewahr ubernommen werden. Derartige Angaben mussen vom jeweiligen Anwender im Einzelfall anhand anderer Literaturstellen aufihre Richtigkeit uberpruft werden. Gedruckt auf saurefreiem, chlorfrei gebleichtem Papier - TCF Mit 126 zum Teil farbigen Abbildungen Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Aloy, Alexander: Jet-Ventilation: technische Grundlagen und klinische Anwendungen / Alexander Aloy ; Eva Schrag!. - Wien ; New York: Springer, 1995 ISBN-13: 978-3-211-82551-8 e-ISBN-13: 978-3-7091-9355-6 DOl: 10.1007/978-3-7091-9355-6 NE: Schragl, Eva: Geleitwort Mit der Einfiihrung der Jet-Ventilation wird eine jahrzehntelang praktizierte Ara der Intubationsnarkose in bedeutungsvollen Spezialgebieten abgelost. Eine neue Epoche der Narkosetechnik in der Laryngologie, aber auch in anderen Fachdisziplinen, wie z. B. der Pulmologie, ermoglicht sowohl dia gnostisch wie auch therapeutisch Indikationen zu stellen, die einem Meilen stein in der Geschichte der Medizin gleichkommen. War es bis vor wenigen Jahren noch unerlaBlich, bei bestimmten Kehlkopferkrankungen in norma ler Intubationsnarkose aufwendige Zugangswege der Operation von auBen zu wahlen, so verdankt nun die endoskopische Larynx-Chirurgie dieser neu en Anasthesietechnik ganz groBe Fortschritte; dies gerade zu einer Zeit, in der die Mikrochirurgie und die Einfiihrung der Lasertherapie zunehmende Bedeutung erlangen. Ich wiinsche diesem Buch eine moglichst groBe Verbreitung, die nicht zuletzt dazu beitragen solI, eine gediegene Ausbildung unserer jungen Anas thesisten zu ermoglichen. Wien, im Herbst 1994 W Cancura Danksagung Wir danken allen, die uns in vieWiltiger Weise beim Schreiben dieses Buches geholfen haben: Herrn Fritz Buschacher danken wir die Anfertigung der Graphiken und Strichzeichnungen, den weiteren Mitgliedern der Arbeitsgruppe fiirJet-Ven tilation an der Klinik fUr Anasthesie und Allgemeine Intensivmedizin Wien, Herrn Dr. A. Kashanipour und Herrn Dr. A. Donner danken wir fur die Zusammenarbeit bei der Entwicklung und klinischen Durchfuhrnllg der Superponierten Hochfrequenz Jet-Ventilation, der Erhebullg der Daten ulld fur die Zeit, die sie sich gellommell habell, urn fachliche Fragestellullgen mit uns zu diskutieren. Herrn Prof. Dr. W. Callcura danken wir fur die Durchfuhrung der mikrolaryngeqlen Eingriffe unter Superponierter Hoch frequenz Jet-Ventilation und seine Geduld bei Problemen in der Entwick lungsphase dieser Beatmungstechnik. Bei unserem Klinikvorstand, Herrn Prof. Dr. M. Zimpfer, und unseren Kollegen wollen wir uns fur die Bemuhungen bedanken, uns von der tiig lichen Routine zu entlasten. Unser besonderer Dank gilt aber unseren Familien und Freunden fur ihre Geduld in den Monaten, da das Schreiben einen GroBteil unserer Zeit in Ansprnch nahm. Ohne ihr Verstandnis und ihre Unterstutzung ware es uns nicht moglich gewesen, das Buch in so kurzer Zeit zu been den. Wien, im Herbst 1994 A. Alay und E. Schragl Inhaltsverzeichis A. Allgemeines tmd technische Grundlagen ........................... . I. Begriffsdefinition .............................................. 3 II. Entwickltmg der Jet-Ventilation ................................... 8 III. Wirktmgsmechanismus .......................................... 11 IV. Respiratoren, Geratesicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1. Cerate fUr alleinige niederfrequente Beatmung ................... 14 1.1 Injektion-Timer ......................................... 14 2. Cerate fUr alleinige hochfrequente Beatmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1 VDR 1-2 (Volumetric Diffusive Respiration) .................. 15 2.2 VDR3 ................................................. 18 2.3 AMS 1000 .............................................. 19 2.4 Klinijet................................................. 20 2.5 Oszillatron-Amplifier ..................................... 21 2.6 Sensor Medics 3100 A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.7 Hayek Oszillator ......................................... 24 2.8 IPV 1,2 (Intrapulmonary Percussive Ventilation) .............. 25 3. Cerate fUr synchrone hoch-und niederfrequente Beatmung . . . . . . . . . 27 3.1 Bronchtron ............................................. 27 3.2 LJ 4000 (Laryngojet) ..................................... 29 3.3 VDR4 ................................................. 30 3.4 Duotron................................................ 31 3.5 Oszillatron 1 ............................................ 33 3.6 Babylog 8000 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.7 Kombination eines konventionellen Respirators mit einem Hochfrequenz:Jet-Cerat .................... . . . . . . . . . . . . . . . 36 V. Applikationsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 37 1. Perkutan-transtracheal ........................................ 37 2. Translaryngeal tubuslos ....................................... 39 3. Translaryngeal mit Tubus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 VI. Beatmtmgska~eter ...................... ....................... 48 VII. Monitoring .................................................... 50 1. Kontrolle des Beatmungsdruckes ............................... 50 2. Messung des Tidalvolumens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3. Monitoring des Casaustausches ................................. 51 VIII. Befeuchttmg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 IX. Warttmg der Respiratoren, Sonden tmd Adapter ..................... 58 x. Klassif"Ikation verschiedener HFV-Techniken ........................ 59 1. High-Frequency Positive-Pressure Ventilation (HFPPV) ............. 59 2. High-Frequency Jet-Ventilation (HFJV) .......................... 60 VIII Inhal tsverzeichnis 3. High-Frequency Pulsation (HFP) .............................. 61 4. Forced Diffusion Ventilation (FDV) ............................ 62 5. High-Frequency Jet-Oscillation (HFJO) ......................... 63 6. High-Frequency Oscillation (HFO) ............................ 64 7. Combined High-Frequency Ven tilation (CHFY) .................. 65 8. Superimposed High-FrequencyJet-Ventilation (SHF.JV) ........... 66 9. High-Frequency Flow Interrupter (HFFI) ....................... 67 10. Sonderform: Injcktbeatmung ................................. 68 B. Klinische Anwendung ........................................... 71 I. Indikationen und Anwendungsgebiete .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 1. Intraoperative Anwendung .................................... 73 1.1 Mikrolaryngeale Chirurgie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 1.2 Stent-Implantation ....................................... 84 1.3 Bronchoskopie .......................................... 90 1.4 Thoraxchirurgie ......................................... 97 1.5 Neurochirurgie.......................................... 111 2. Intensivmedizin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 114 2.1 Lungenversagen-ARDS.................................... 114 2.2 Bronchopleurale Fisteln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 124 2.3 Hirndrucktherapie ....................................... 125 3. Notfallmedizin .............................................. 133 4. Postoperative Anwendung ..................................... 135 5. Atcmtherapic ............................................... 137 6. Padiatrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 139 6.1 Intraoperative Anwendung ................................ 139 6.2 Anwendung in der Intensivmedizin ......................... 142 II. Hiimodynarnische Auswirkungen der HochfrequenzventiIation ......... 155 1. Anwendung in einem offenen Beatmungssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 155 2. Anwendung in einem nicht v(illig offenen Beatmungssystcm . . . . . . . .. 156 III. Komplikationen der Hochfrequenzventilation ....................... 158 1. Hypoventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 158 2. Pneumothorax, Pneumomediastinum, subkutanes Emphysem ....... 159 3. Schadigung der Trachealschleimhaut ............................ 159 4. Verschleppung von Blut oder Tumorzellen ....................... 160 5. Verbrennungen bei laserchirurgischen Eingriffen ................. 160 6. Massive Blahung des·oberen Gastrointestinaltraktes ................ 160 7. Komplikationen bei der trachealcn Punktion ..................... 161 IV. Grenzen der HochfrequenzventiIation ............................. 163 1. Grenzen im klinischen Bereich ................................. 163 2. Grenzen im technischen Bereich ............................... 164 Anhang: FarbabbiIdungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 167 A. Allgemeines und technische Grundlagen I. Begriffsdefinition 1. Der Begriff Hochfrequenzheatmung ist durch folgende Charakteristka ge kennzeichnet: a) Kleine Einzelgasportionen mit einem Tidalvolumen von 1 bis 3 ml pro kg Korpergewicht werden verabreicht. 1m Vergleich dazu betragen die Tidal volumina bei der konventionellen Beatmung 6 bis lO ml pro kg Korper gewicht. b) Hohe variable Atemfrequenzbereiche zwischen 60 und 2400 Huben pro Minute. c) Kombination verschiedener Gasstromungsmechanismen 2. Dnter dem Begriff Jet versteht man die gerichtete Verabreichung eines komprimierten Gasvolumens mit hoher Geschwindigkeit durch eine Duse. 3. Venturi-Effekt FlieBt ein Gas durch eine Rohre mit unterschiedlichem Querschnitt (Fl), so findet sich an der Stelle des kleineren Querschnittes (F2) eine Verminderung des statischen Druckes (p stat). Wenn an dieser Stelle der statische Druck klei ner als der auBere Luftdruck (p bar) ist, so entsteht eine Sogwirkung (Abb. 1). ',,:' ..... :.:: .::..': ." :..": ...:. : .: .:'.t·· ..... .. :':', ...... ::.::. .. .;:. FI Pstat < !bar Abb. 1. Venturi-Effekt 4 Begriffsdefinition 4. Unter Entrainment versteht man das durch den Venturi-Effekt zugezogene Gasvolumen. 5. Eine turbulente Stromung ist charakterisiert durch eine geordnete Grund stromung, die von einer unregelmaBigen, zufallsbedingten Schwankungs bewegung iiberlagert ist. Diese bewirkt eine intensive Vermischung des Gases quer zur Stromungsrichtung (Abb. 2). Abb. 2. Turbulente Stromung 6. Eine laminare Stromung ist eine Schichtenstromung (Abb. 3). Schichten unterschiedlicher Geschwindigkeit stromen nebeneinander, ohne wesent lichen Austausch von Fluidteilchen quer zur Stromungsrichtung. Abb. 3. Laminare Stromung 7. Unter Konvektion versteht man eine Gasbewegung aufgrund von Dichte unterschieden. Konvektion kann durch auBere Krafte, wie Pumpen oder ein Jet-Gerat erzwungen werden (erzwungene Konvektion), oder sie kommt bei temperaturbedingten Dichteunterschieden ohne auBere Krafteinwirkung selbstandig in Gang (freie Konvektion). 8. Unter Superposition versteht man die simultane Verabreichung eines hoch- und niederfrequenten Jet-Strahles (Abb. 4). Das bedeutet einerseits eine VergroBerung des geforderten Gasstromes in die Lunge, andererseits, bedingt durch die Pulsation des hochfrequenten Strahles, eine permanente Behiftung der Alveolen.