Zurück

Asynchronien anhand von Kurven erkennen – Schritt 1

Artikel

Autor: Branka Cupic, Caroline Brown

Datum: 29.06.2022

Um Asynchronien anhand der Standardkurven auf dem Beatmungsgerät erkennen zu können, müssen Sie zunächst wissen, wie ein synchroner Atemhub während der Beatmung mit Druckunterstützung aussieht.

Asynchronien anhand von Kurven erkennen – Schritt 1

Systematische Methode für die Analyse der Kurvenformen

Eine aktuelle Studie zeigte, dass es die Analyse der Standardkurven auf dem Beatmungsgerät dem klinischen Personal ermöglicht, die Atemaktivität sowie Asynchronien zwischen Patient und Beatmungsgerät mit hoher Sensitivität und Spezifität zu erkennen (Mojoli F, Pozzi M, Orlando A, et al. Timing of inspiratory muscle activity detected from airway pressure and flow during pressure support ventilation: the waveform method. Crit Care. 2022;26(1):32. Published 2022 Jan 30. doi:10.1186/s13054-022-03895-41​). Die Autoren wendeten eine systematische Methode an, die auf den folgenden Grundsätzen basiert.

  • Bei einem Patienten mit normalem Atemmuster ist die Inspiration aktiv und die Exspiration passiv.
  • Eine exponentielle Abnahme des Flows zeigt (sowohl für den inspiratorischen als auch den exspiratorischen Flow) einen passiven Zustand an.
  • Bei synchroner Beatmung mit Druckunterstützung sollten nur während der Exspirationsphase des Beatmungsgerätes passive Zustände beobachtet werden.
  • Passive Zustände während der Inspirationsphase des Beatmungsgerätes weisen auf Autotriggerung oder eine verzögerte Einleitung der Exspiration hin.
  • Abweichungen von passiven Zuständen während der Exspirationsphase des Beatmungsgerätes zeigen eine Triggerverzögerung, ineffektive Atembemühungen, eine verfrühte Einleitung der Exspiration oder eine Aktivierung der exspiratorischen Atemmuskeln an.

Auf Basis dieser Grundsätze definierten die Autoren einen Satz von Regeln, den sie systematisch anwendeten, um die Atemaktivität des Patienten zu erkennen und Asynchronien anhand der Kurven für den Druck und Flow im Atemweg zu identifizieren. Der ösophageale Druck (Pes) wurde als Referenz herangezogen.

In diesem Tipp für die Arbeit am Patientenbett beginnen wir damit, wie ein normaler Atemhub aussieht und wie Sie eine gute Synchronität zwischen dem Patienten und dem Beatmungsgerät erkennen. In den nächsten Tipps für die Arbeit am Patientenbett erfahren Sie dann, wie Sie die gängigsten geringfügigen und grösseren Asynchronien identifizieren.

Wie sieht eine exponentielle Abnahme aus?

Um den Anfang und das Ende der inspiratorischen Bemühung eines Patienten bestimmen zu können, ist die Grundvoraussetzung, eine exponentielle Abnahme des Flows zu erkennen. Bei einer exponentiellen Änderung nimmt ein Betrag über einen Zeitraum um einen gleichbleibenden Prozentsatz zu oder ab (d. h., die Änderungsrate ist proportional zum aktuellen Wert). Sie ist bei vielen physikalischen Vorgängen zu beobachten.

Wie in den Grundsätzen oben beschrieben, weist eine exponentielle Abnahme des Flows auf einen passiven Zustand hin. Die Form der Kurve ist unterschiedlich, je nachdem, ob nach dem anfänglichen Peakflow die Abnahme im inspiratorischen Flow (Abbildung 1 – linke Grafik) oder exspiratorischen Flow (Abbildung 2 – rechte Grafik) auftritt.

Grafik mit exponentieller Veränderung: Abnahme (links) und Zunahme (rechts)
Abbildung 1: Zwei Beispiele für eine exponentielle Änderung
Grafik mit exponentieller Veränderung: Abnahme (links) und Zunahme (rechts)
Abbildung 1: Zwei Beispiele für eine exponentielle Änderung

Exponentielle Abnahme während der Inspiration und Exspiration

Abbildung 2 zeigt zwei Situationen mit exponentieller Abnahme:
a) Während der Inspiration: Das ist während der Beatmung mit Druckunterstützung nicht normal, da die Inspiration aktiv erfolgen sollte.
b) Während der Exspiration: Diese Abnahme ist wie erwartet, da die Exspiration passiv erfolgt.
NB: Die unten gezeigte Inspiration ist anfangs aktiv und wird dann passiv. Der Wechsel von der einen in die andere Phase ist an der Veränderung der Steigung der Kurvenform zu erkennen.

Diagramm mit exponentieller Abnahme während der Inspiration und Exspiration
Abbildung 2: Exponentielle Abnahme des Flow (adaptierte Abbildung nach Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Diagramm mit exponentieller Abnahme während der Inspiration und Exspiration
Abbildung 2: Exponentielle Abnahme des Flow (adaptierte Abbildung nach Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)

Inspiratorische Atembemühung

Den Start einer inspiratorischen Atembemühung identifizieren (Abbildung 3)
In den Druck- und Flowkurven wird der Anfang der inspiratorischen Bemühung des Patienten angezeigt durch:
a) eine abrupte negative Auslenkung der Paw-Kurve, die eine Phase mit stabilem Atemwegsdruck unterbricht
b) eine abrupte positive Auslenkung der Flowkurve, die eine Phase mit exponentieller Abnahme unterbricht

Das gut synchronisierte Ende einer Inspiration identifizieren (Abbildung 4)


Das inspiratorische Flowprofil zeigt nach dem Spitzenwert einen konvexen Verlauf der Kurve nach oben, wobei der Flow immer schneller abfällt. Kurz vor dem Ende der inspiratorischen Bemühung überschreitet der Flow die Nulllinie und bewegt sich direkt in Richtung des exspiratorischen Spitzenwerts. Darauf erfolgt eine exponentielle Abnahme.

Diagramme mit Druck- und Flowkurve, die den Beginn der Inspiration anzeigen
Abbildung 3: Beginn einer inspiratorischen Bemühung auf der Druck- und Flowkurve (adaptierte Abbildung nach Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Diagramme mit Druck- und Flowkurve, die den Beginn der Inspiration anzeigen
Abbildung 3: Beginn einer inspiratorischen Bemühung auf der Druck- und Flowkurve (adaptierte Abbildung nach Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Diagramme mit Druck- und Flowkurve, die das Ende der Inspiration anzeigen
Abbildung 4: Synchronisiertes Ende der Inspiration auf der Flowkurve (adaptierte Abbildung nach Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Diagramme mit Druck- und Flowkurve, die das Ende der Inspiration anzeigen
Abbildung 4: Synchronisiertes Ende der Inspiration auf der Flowkurve (adaptierte Abbildung nach Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)

Die Pes-Kurve

Wie oben gezeigt ist es möglich, den Anfang und das Ende einer inspiratorischen Bemühung ohne Pes-Kurve zu ermitteln. In der oben genannten Studie wurde die Pes-Kurve als Referenz verwendet, um die Genauigkeit der Kurvenanalyse zu beurteilen. Unten können Sie den Anfang und das Ende der Inspiration in der Pes-Kurve und eine hervorragende Übereinstimmung zwischen der Pes-Kurve und den Flow- und Druckkurven sehen.

In der Pes-Referenzkurve (grün dargestellt) wird der Anfang der inspiratorischen Bemühung des Patienten durch eine abrupte negative Auslenkung der Pes-Kurve angezeigt (siehe Abbildung 5).

Der steile Anstieg in Druck und Flow kurz danach zeigt den Anfang des maschinellen Atemhubs an.

Ist der Zeitabstand zwischen den beiden sehr kurz, sind der Patient und das Beatmungsgerät synchron. Ein grösserer Abstand (z. B. > 250 Millisekunden) gilt als Triggerverzögerung.

Abbildung 6 zeigt den schnellen Pes-Anstieg nach dem Tiefpunkt an, der der Entspannung der Atemmuskeln entspricht; der Punkt in der Mitte der Kurve dient als Referenz für das Ende der Inspiration.

Diagramme mit Druck-, Flow- und Pes-Kurve, die den Beginn der Inspiration anzeigen
Abbildung 5: Beginn der Inspiration auf der Pes-Kurve (adaptierte Abbildung nach Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Diagramme mit Druck-, Flow- und Pes-Kurve, die den Beginn der Inspiration anzeigen
Abbildung 5: Beginn der Inspiration auf der Pes-Kurve (adaptierte Abbildung nach Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Diagramme mit Druck-, Flow- und Pes-Kurve, die das Ende der Inspiration anzeigen
Abbildung 6: Ende der Inspiration auf der Pes-Kurve (adaptierte Abbildung nach Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Diagramme mit Druck-, Flow- und Pes-Kurve, die das Ende der Inspiration anzeigen
Abbildung 6: Ende der Inspiration auf der Pes-Kurve (adaptierte Abbildung nach Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Übersichtskarte zu Asynchronien

Gängigen Asynchronien auf der Spur. Kostenlose Übersichtskarte

Unsere Übersichtskarte zu Asynchronien gibt Ihnen einen Überblick über die gängigsten Asynchronietypen, ihre Ursachen und wie Sie sie erkennen.

Timing of inspiratory muscle activity detected from airway pressure and flow during pressure support ventilation: the waveform method.

Mojoli F, Pozzi M, Orlando A, et al. Timing of inspiratory muscle activity detected from airway pressure and flow during pressure support ventilation: the waveform method. Crit Care. 2022;26(1):32. Published 2022 Jan 30. doi:10.1186/s13054-022-03895-4



BACKGROUND

Whether respiratory efforts and their timing can be reliably detected during pressure support ventilation using standard ventilator waveforms is unclear. This would give the opportunity to assess and improve patient-ventilator interaction without the need of special equipment.

METHODS

In 16 patients under invasive pressure support ventilation, flow and pressure waveforms were obtained from proximal sensors and analyzed by three trained physicians and one resident to assess patient's spontaneous activity. A systematic method (the waveform method) based on explicit rules was adopted. Esophageal pressure tracings were analyzed independently and used as reference. Breaths were classified as assisted or auto-triggered, double-triggered or ineffective. For assisted breaths, trigger delay, early and late cycling (minor asynchronies) were diagnosed. The percentage of breaths with major asynchronies (asynchrony index) and total asynchrony time were computed.

RESULTS

Out of 4426 analyzed breaths, 94.1% (70.4-99.4) were assisted, 0.0% (0.0-0.2) auto-triggered and 5.8% (0.4-29.6) ineffective. Asynchrony index was 5.9% (0.6-29.6). Total asynchrony time represented 22.4% (16.3-30.1) of recording time and was mainly due to minor asynchronies. Applying the waveform method resulted in an inter-operator agreement of 0.99 (0.98-0.99); 99.5% of efforts were detected on waveforms and agreement with the reference in detecting major asynchronies was 0.99 (0.98-0.99). Timing of respiratory efforts was accurately detected on waveforms: AUC for trigger delay, cycling delay and early cycling was 0.865 (0.853-0.876), 0.903 (0.892-0.914) and 0.983 (0.970-0.991), respectively.

CONCLUSIONS

Ventilator waveforms can be used alone to reliably assess patient's spontaneous activity and patient-ventilator interaction provided that a systematic method is adopted.

Related articles. Get a deeper look