Wirksame Beatmung mithilfe der volumetrischen Kapnographie

PaCO2 ist der CO2-Partialdruck im arteriellen Blut und zeigt an, wie gut die CO2-Produktion und -Eliminierung (V’CO2) aufeinander abgestimmt sind. Das Minutenvolumen (V’E) ist das Gesamtvolumen, das pro Minute in die Lunge ein- bzw. daraus ausströmt, und umfasst den Anteil des Tidalvolumens (Vt), das in den Totraum der Lunge fliesst (Totraumbeatmung) und unverändert ausgeatmet wird. Unter der alveolären Belüftung (VTalv/min) versteht man das Volumen, das tatsächlich in die Alveolen gelangt und aktiv am Gasaustausch beteiligt ist.

PaCO2 steht also direkt mit der Frequenz der CO2-Produktion und -Eliminierung im Zusammenhang und ist indirekt proportional zur alveolären Belüftung.

PaCO2 α V’CO2/VTalv/min
PaCO2 α V’CO2/(V’E-V’D)

Diese zwei Gleichungen veranschaulichen, dass PaCO2 bei einem Abfallen von VTalv ansteigt, ausser, das Minutenvolumen (V’E) wird zur Kompensation angehoben.

Wie können wir mithilfe der volumetrischen Kapnographie eine wirksame Beatmung erreichen?

Bei einer Behandlungsstrategie mit niedrigem Vt können Messungen von VTalv/min und der volumetrischen Kapnographie am Patientenbett herangezogen werden, um den Anstieg der Atemfrequenz zu berechnen, der für die Erreichung bzw. Erhaltung des gewünschten PaCO2-Wertes erforderlich ist. Voraussetzung dafür ist eine gleichbleibende metabolische Rate des Patienten (steter V’CO2). Um VTalv/min und PaCO2 konstant zu halten, ist bei der Beatmung mit niedrigem Vt zur Kompensation ein Anstieg von V’E erforderlich.

Mit der volumetrischen Kapnographie als optionale Funktion bei den Beatmungsgeräten von Hamilton Medical (Standardfunktion beim HAMILTON-S1A)​kann eine wirksame Beatmung erzielt werden.

Bestimmen Sie den VTalv/min-Wert, mit dem der gewünschte PaCO2-Wert aufrechterhalten bzw. erreicht werden konnte.

Beispielsweise wurden diesem Patienten volumenkontrollierte Atemhübe mit einer Vt-Einstellung von 500 ml und einer Frequenz von 14 bpm, einer Sauerstoff-Inspirationsfraktion in einer Konzentration von 0,60 und einem positiven endexspiratorischen Druck (PEEP) von 8 cmH2O verabreicht. Die kurz nach Einlieferung des Patienten gemessenen arteriellen Blutgaswerte lagen bei 7,36 für pH, 40 mmHg für PaCO2 und 65 mmHg für PaO2. PetCO2 betrug 39 mmHg. Das berechnete ideale Körpergewicht des Patienten war 70 kg. Ppeak lag bei 40 cmH2O, V’E bei 7 l/min und VTalv/min bei 4,7 l/min, wie in Abbildung 1 und 2 unten dargestellt.

Für die angestrebten 6 ml pro kg idealem Körpergewicht wurde Vt auf 350 ml reduziert und die festgelegte Atemfrequenz von 14 bpm auf 20 bpm erhöht, um V’E stabil auf 7 l/min zu halten. Die Abnahme im Tidalvolumen war begleitet von einem Abfallen des Spitzendrucks auf 28 cmH2O und des Plateaudrucks auf 24 cmH2O. Nach 10 Minuten zeigten Blutgasmessungen einen Wert für pH von 7,17, für PaCO2 von 70 mmHg und für PaO2 von 68 mmHg. Die Steigerung der Atemfrequenz reichte zwar für einen konstanten V’E-Wert von 7 l/min aus; jedoch fiel VTalv/min um fast 30 % (von 4,7 l/min auf 3,4 l/min) in Reaktion auf eine identische Zunahme in der Totraumbeatmung ab. PaCO2 und PetCO2 stiegen entsprechend an (siehe Abbildung 3 oben).

Erhöhen Sie die Atemfrequenz, um den Zielwert für VTalv/min zu erreichen, mit dem der gewünschte PaCO2-Wert aufrechterhalten bzw. erreicht werden konnte.

Die Atemfrequenz wurde auf 28 bpm erhöht, sodass VTalv/min auf das vorherige Niveau (4,7 l/min) anstieg. Damit kann eine effektive Beatmung erreicht und CO2 zur Erhaltung eines normalen pH-Werts abtransportiert werden. Bei einem VTalv/min von 4,7 l/min fiel PetCO2 auf 44 mmHg und PaCO2 auf 46 mmHg ab (siehe Abbildung 4 oben).

Die Tabelle unten zeigt die Auswirkungen von Veränderungen des Vt und der Atemfrequenz auf V'CO2, V’E, VTalv/min und PetCO2.

Den vollständigen Quellenverweis finden Sie unten (George, R. B. (2005). Chest medicine: Essentials of pulmonary and critical care medicine. Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins.1​)