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DE3204110A1 - Trachealtubus zur kuenstlichen beatmung - Google Patents

Trachealtubus zur kuenstlichen beatmung

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DE3204110A1
DE3204110A1 DE19823204110 DE3204110A DE3204110A1 DE 3204110 A1 DE3204110 A1 DE 3204110A1 DE 19823204110 DE19823204110 DE 19823204110 DE 3204110 A DE3204110 A DE 3204110A DE 3204110 A1 DE3204110 A1 DE 3204110A1
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tube
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cannula
pressure
control device
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DE19823204110
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English (en)
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Gerhard Dr.med. 7800 Freiburg Meuret
Peter Pedersen
Hilko Prof. Dr.Dr. 7812 Bad Krozingen Weerda
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Individual
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Description

. 5.
BESCHREIBUNG
Trachealtubus zur künstlichen Beatmung
Die Erfindung betrifft einen Trachealtubus zur künstlichen Beatmung eines Patienten, insbesondere bei der endolaryngealen Chirurgie, mit einer den am Einsteckende offenen Tubus umgebenden Ballonmanschette, die an eine Aufblaskanüle angeschlossen ist, und mit einem in dem Tubus endenden Beatmungsschlauch zur Injektbeatmung.
Für die direkte Laryngoskopie sowie für die endolaryngeale Chirurgie sind zwei verschiedene Beatmungsverfahren bekannt. Bei dem ersten Verfahren erfolgt die Beatmung über einen Tubus mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser (28 Charriere = 9,3 mm Außendurchmesser), der mit Hilfe eines sogenannten Cuffs oder Ballonmanschette in der Trachea geblockt ist und dadurch dem Anästhesisten eine sichere Beatmung gestattet. Dem Laryngologen versperrt aber ein solcher Tubus infolge des verhältnismäßig großen Durchmessers die Sicht auf den hinteren Larynx.
Neben dieser Beatmung im geschlossenen System wird in der Laryngoskopie-Anasthesie auch die offene Injektbeatmung verwendet, bei der es sich um ein offenes Ventilationssystem mit einer am Operationslaryngoskop befestigten, extralaryngealen Injektkanüle handelt. Bei einer Variante dieses zweiten Beatmungsverfahrens wird die Injektbeatmung mit einer intratrachealen Sonde oder mit einem geblockten Tubus durchgeführt, der zur Carina und zum Larynx offen ist (modifizierter Cardentubus, Ulmer Modell). Bei einem solchen intratrachealen Kurztubus mit eingeschweißter Injektsonde wird die optimale
Sicht auf den Larynx aber mit einer mangelnden Sicherheit im Beatmungsverfahren erkauft. Wie bei allen offenen Beatmungssystemen besteht die Gefahr der Aspiration und außerdem keine Möglichkeit einer genauen klinischen Überwachung der Beatmung. Dadurch ergeben sich sowohl Hypoventilationen als auch Hyperventilationen. Insbesondere Patienten mit geringer Lungendehnbarkeit (Compliance) sind mit solchen Beatmungssystemen nicht immer ausreichend ventiliert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Trachealtubus der eingangs genannten Art zu schaffen, der sowohl die Vorteile der sicheren Beatmung eines geschlossenen Beatmungssystems als auch die Vorteile der optimalen Sicht der bekannten offenen Beatmungssysteme aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Tubus an dem zum Beatmungsschlauch weisenden distalen Ende verschlossen ist und daß in das Innere des Tubus eine Druckmesskanüle hineinragt.
Mit Hilfe der Druckmesskanüle kann der intratracheale Druck kontrolliert und mit Hilfe einer elektronischen Steuerung im angeschlossenen Respirator nach oben und unten begrenzt werden. Auf diese Weise wird einem Injektteil ein Absaugteil hinzugefügt und eine geschlossene Injektbeatmung ermöglicht.
Während bei der bekannten offenen Injektbeatmung der Beatmungsschlauch lediglich zum Einblasen des Atemgases verwendet wird, kann der Beatmungsschlauch des Tra-
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chealtubus gemäß der Erfindung auch zum Absaugen verwendet werden, wobei über die Druckmesskanüle eine Überwachung des intratrachealen Druckes in der Weise erfolgt, daß ein für die Lunge des Patienten gefährlicher Überdruck oder Unterdruck nicht auftreten kann. Die Messung'des intratrachealen Druckes gestattet eine Kompensation des Druckabfalls im Beatmungsschlauch, dessen Strömungswiderstand so groß ist, daß die Elastizität der Lunge beim Ausatmen nicht ausreicht, um den Strömungswiderstand ohne äußere Hilfestellung zu überwinden.
Bei einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel sind der Beatmungsschlauch, die Druckmesskänüle und die Aufblaskanüle sowohl am distalen Ende des Tubus als auch über eine vorherbestimmte Länge zusammengeschweißt, so daß ein flexibles, wenig Platz beanspruchendes Schlauchbündel gebildet wird.
Zweckmäßig ist es, wenn der Beatmungsschlauch weiter· in das Innere des Tubus hineinragt als die Druckmesskanüle.
Bei einem Respirator zum Anschluß an den erfindungsgemäßen Tubus ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, mittels der der Beatmungsschlauch des in der Trachea geblockten Tubus während der Inspirationsphase mit Überdruck und während der Exspirationsphase mit Unterdruck beaufschlagt wird, wobei der intratracheale Druck über die Druckmesskanüle erfaßt und zur Steuerung des Respirators ausgewertet wird.
Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Trachealtubus gemäß der Erfindung im Schnitt sowie eine Seitenansicht des Schlauchbündels und
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Respirators zum Anschluß an den Trachealtubus gemäß Fig. 1.
Der in Fig. 1 dargestellte Trachealtubus 1, der zur Beatmung in den subglottischen Teil der Trachea eines Patienten gelegt wird, besteht bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einem aus einem geeigneten Kunststoff gefertigten Tubusteil 2 mit einem Durchmesser von etwa 7 mm und einer Länge von etwa 7 cm. Am Einsteckende 3 verfügt der Trachealtubus 1 über eine Öffnung 4, durch die der Innenraum 5 mit der in Fig. 2 schematisch dargestellten Trachea 6 verbunden 'ist.
Der mittlere Bereich des Tubusteils 2 ist von einer Ballonmanschette 7 umgeben, die über eine Aufblaskanüle 8 so weit aufgeblasen werden kann, daß sie gegen die Tracheawand 9 anliegt und der so geblockte Trachealtubus 1 mit der Lunge und dem Respirator 13 ein geschlossenes Beatmungssystem bildet. Dazu ist der Innenraum 5 des Tubusteils 2 gegenüber der Trachea 6 am distalen Ende 10 verschlossen.
-ff .
. 9.
In den Innenraum 5 des Trachealtubus 1 ragt ein Beatmungsschlauch 11 hinein. Die Wandung des Beatmungsschlauches 11 ist am distalen Ende 10 des Tubusteils verschweißt oder in einer sonstigen geeigneten Weise so mit dem Tubusteil verbunden, daß ein dichter Verschluß gebildet wird. Über den Beatmungsschlauch 11 wird die zur Beatmung erforderliche Luft eingeblasen und abgesaugt. Der Beatmungsschlauch 11 verfügt lediglich über einen Durchmesser von wenigen Millimetern, beispielsweise 3 mm Innendurchmesser, und stellt daher einen entsprechend großen Strömungswiderstand dar, der einen erheblichen Druckabfall zur Folge hat.
Der Beatmungsschlauch, der beispielsweise eine Länge von 40 cm haben kann, verfügt an seinem distalen Ende über einen Anschlußadapter 12 zum Anschluß an den in Fig* 2 dargestellten Respirator 13. Zur Erfassung des Druckabfalls am Beatmungsschlauch 11 bzw. zur Erfassung des intratrachealen Druckes ist eine Druckmesskanüle mit einem Anschlußstück 15 vorgesehen. Das proximale Ende der Druckmesskanüle ragt wie der Beatmungsschlauch 11 in den Innenraum 5 des Trachealtubus 1 hinein und ist ebenfalls am distalen Ende 10 verschweißt. Die Öffnung 16 der Druckmesskanüle 14 ist gegenüber der Öffnung 17 des Beatmungsschlauches 11 zum distalen Ende 10 versetzt angeordnet. Dadurch liegt die Öffnung 16 nicht unmittelbar in der Strömung im Innenraum 5 des Trachealtubus 1, was eine genauere Druckerfassung ermöglicht.
- r-
Die Aufblaskanüle 8 ist im Bereich des Tubusteils 2 entlang dessen Oberfläche geführt und außerhalb des Tubusteils 2 mit dem Beatmungsschlauch 11 und der Druckmesskanüle 14 zu einem flexiblen Schlauchbündel verschweißt, das in etwa einen dreieckigen Querschnitt haben kann, wie man in der Zeichnung erkennt, ist die Anschlußkanüle 8 noch mit einem Kontrollballon 18 versehen.
Der in Fig. 1 dargestellte Trachealtubus 1 ist zum Anschluß an den in Fig. 2 dargestellten und insgesamt mit 13 bezeichneten Respirator vorgesehen. Der Trachealtubus 1 und der subglottische Teil der Trachea 6 eines Patienten sind schematisch dargestellt, wobei die Öffnung 4 oder das freie Lumen des Trachealtubus 1 zur Lunge des Patienten weisen. Wie man in der Zeichnung erkennt, ist die Ballonmanschette 7 so weit aufgeblasen, daß sie gegen die Tracheawand 9 anliegt, wodurch ein geschlossenes Beatmungssystem gewährleistet ist.
Der Beatmungsschlauch 11 ist mit dem Respiratorausgang 19 verbunden, über den Atemluft in den Beatmungsschlauch 11 eingepreßt oder aus dem Beatmungsschlauch 11 abgesaugt werden kann. Dazu verfügt der Respirator 13 über einen Überdruckzweig 20 und einen Unterdruckzweig 21. Der Überdruckzweig 20 ist über einen Narkosegasmischer 22 mit der zentralen Gasversorgung, die unter einem Druck von etwa 6 bar steht, verbunden. Im Narkosegasmischer wird der Druck auf 2 bar reduziert. Die Atemluft gelangt dann über einen Fremdkörperfilter 23, ein Drosselventil 24 für die Inspiration, ein Volumeter 25 und ein wahlweise magnetisch oder von Hand
..·..·:.' Ό.::! 32O4iio
gesteuertes Absperrventil 26 zum Respiratorausgang 19.
Ein Manometer 27 zeigt den Druck am Respiratorausgang 19 an, der während der Inspiration ein Überdruck und während der Exspiration ein Unterdruck ist. Ein Sicher heitsventil 28 ist ebenfalls mit dem Respiratorausgang 19 in Verbindung.
Während der Inspiration des Patienten ist das Absperrventil 26 geöffnet, so daß über das Drosselventil 24 eine mit dem Volumeter 25 erfaßbare Atemluftmenge in den Beatmungsschlauch 11 und damit in die Lungen des Patienten gefördert wird. Zur Steuerung und Regelung des Gasflow ist eine vorzugsweise elektronisch arbeitende Steuervorrichtung 29 vorgesehen. Während der Inspiration gibt die Steuervorrichtung 29 über die Ausgänge 30 und 31 geeignete Steuersignale an das Dros selventil 24 und das Absperrventil 26 ab. Dabei wird der intratracheale Druck über die Druckmesskanüle 14 und das Trachealdruck-Manometer 32 erfaßt und in ein geeignetes elektrisches Eingangssignal für den Eingang 33 der Steuervorrichtung 29 umgesetzt. Als weitere Eingangsgröße erhält die Steuervorrichtung 29 während der Inspiration des Patienten über den Eingang 25a ein vom Volumeter 25 erzeugtes Signal.
Zusätzlich zum Trachealdruck-Manometer 32 ist ein redundantes Druckmess-System mit einem Manometer und Druckwandler 34 vorgesehen, der zum einen den statischen Luftdruck in der Ballonmanschette 7 und zum anderen die Atemdruckschwankungen, die auf die Ballonmanschette 7 wirken, als Druckdifferenz differenziert
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•ΙΆ-
und bei Ausfall des Trachealdruck-Manometers 32 auf die Steuervorrichtung 29 so einwirkt, daß kein unzulässiger Druckbereich erreicht wird. Beim Ansprechen des Sicherheits-Drucksystemes wird auch ein Absperrventil 35 geöffnet und die Ballonmanschette 7 entblockt, wodurch verhindert wird, daß ein gefährlicher Über- bzw. Unterdruck im Atemsystem des Patienten entstehen kann. Nach Öffnen des Absperrventils 35 erfolgt dann die Beatmung wie bei der offenen Injektbeatmung, d.h. das Abatmen der Atemgase erfolgt passiv durch den Patienten. Wie man in der Fig. 2 erkennt, ist der Druckwandler 34 mit dem Eingang 36 und das Absperrventil 35 mit dem Ausgang 37 der Steuervorrichtung 29 verbunden.
Während der Exspiration ist der Unterdruckzweig 21, über den die Atemluft abgesaugt wird, wirksam. Der Unterdruckzweig 21 steht mit der zentralen Vakuumanlage 38, die einen Druck von -0,8 bar liefert, in Verbindung. Nach Öffnen des magnetisch oder im Notfall von Hand betätigbaren Absperrventils 39 gelangt die aus dem Beatmungsschlauch 11 abgesaugte Atemluft über ein Volumeter 40 und ein zweites Drosselventil 41 zum Anschluß der zentralen Vakuumanlage 38. Während der Exspiration wird das dem Eingang 42 der Steuervorrichtung 29 zugeführte Signal ausgewertet und es werden über die Ausgänge 43 und 44 Steuersignale an das Drosselventil 41 und das Absperrventil 29 abgegeben. Während der künstlichen Beatmung des Patienten sind alternierend die Absperrventile 26 und 39 mit zwischengeschalteten Pausen geöffnet, so daß abwechselnd Atemgas in die Trachea 6 eingeblasen oder abgesaugt wird. Mit Hilfe der
Druckmesskanüle 14 und dem am Eingang 33 der Steuervorrichtung 29 liegenden Signal wird der Druck in der Trachea 6 überwacht und sichergestellt, daß unphysiologische Druckbereiche nicht erreicht werden. Bei Ausfall der Steuervorrichtung 29 kann eine Notbeatmung erfolgen, da die Absperrventile 26 und 39 auch von Hand betätigbar sind.
Das jeweils erwünschte Atemmuster läßt sich mit Hilfe von drei Einstellorganen 45 programmieren. Vorwählbar sind die Atemfrequenz, das inspiratorische Atemminutenvolumen und die Größe des Positive-End-Expiration-Pressure (PEEP mbar). Wenn das erwünschte Atemmuster innerhalb der vorgegebenen Druck- und Flowgrenzen nicht möglich ist oder eine Störung vorliegt, wird über einen Ausgang 46 ein Alarmgeber 47 aktiviert, so daß ein Warnsignal abgegeben wird.
Das Aufblasen der Baiionmanschette 7 erfolgt in übli«· eher Weise mit Hilfe einer Luftpumpe 48 bzw. einer Injektionsspritze. Der zum Abdichten erforderliche Druck, der vom Tracheadurchmesser abhängt, wird von dem Manometer und Druckwandler 34 angezeigt. Das Absperrventil 35 mit elektrischer oder manueller Betätigung verschließt auf Tastendruck die Aufblaskanüle 8, um ein geschlossenes System zur Beatmung des Patienten zu schaffen.
Der Respirator 13 dient der automatischen, kontrollierten Narkose- und Beatmungssteuerung in Verbindung mit dem Trachealtubus 1. Dabei ermöglicht der Trachealtubus 1 wegen der geringen Querschnittsfläche des Schlauchbündels, bestehend aus dem Beatmungsschlauch 11, der
-Ak-
Aufblaskanüle 8 und der Druckmesskanüle 14, bei der endolaryngealen Mikrochirurgie dem Operateur einen guten Überblick und günstige Arbeitsbedingungen. Desgleichen können bei der Langzeitbeatmung durch den geringeren Querschnitt des Schlauchbündels bestehend aus Beatmungsschlauch 11, Drpckmesskanüle 14 und Aufblaskanüle 8 Schaden im Larynxbereich vermieden werden. Der Respirator 13 sichert durch die gesteuerte und kontrollierte Atemgasmenge die Beatmung und Narkose.
, -/IS: Leerseite

Claims (13)

DR. KARL RACKETTE PATENTANWALT Kaluer-Joaeph-Str. 1 79 ■ Po»ll«ch 131O D-78OO Freiburo Dipl.-Phys. Dr.-Ing. Karl Rackette Patentanwalt European Patent Attorney Europäischer Patentvertreter Mandataire en Brevets Europeens Kaiser-Joseph-Strasse 1 Postfach 131 O D-78OO Freiburg Telefon: (O761) 3 18 Telex: 77 2S 99 raket d Telegramme: Patentservice Freiburg Unser Zeichen: WDA-Pl Prof. Dr. Dr. Hilko Weerda Kastelbergstraße 1 7812 Bad Krozingen Peter Pedersen Rastatter Straße Freiburg Dr. med. Gerhard Meuret Richard-Wagner-Straße 1 7800 Freiburg Trachealtubus zur künstlichen Beatmung PATENTANSPRÜCHE
1./ Trachealtubus zur künstlichen Beatmung eines Patienten, insbesondere bei der endolaryngealen Chirurgie, mit einer den am Einsteckende offenen
.a.
Tubus umgebenden Ballonmanschette, die an eine Aufblaskanüle angeschlossen ist, und einem in dem Tubus endenden Beatmungsschlauch zur Injektbeatmung, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (2) an dem zum Beatmungsschlauch (11) weisenden distalen Ende (10) verschlossen ist und in das Innere (5) des Tubus (2) eine Druckmesskanüle (14) hineinragt.
2. Tubus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Beatmungsschlauch (11), die Druckmesskanüle (14) und die Aufblaskanüle (8) an dem distalen Ende (10) des Tubus (1, 2) abdichtend miteinander verschweißt oder verklebt sind.
3. Tubus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Beatmungsschl,auch (11) , die Druckmesskanüle (14) und die Aufblaskanüle (8) über eine vorbestimmte Lange zusammengeschweißt sind und ein flexibles Schlauchbündel bilden.
4. Tubus nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Beatmungsschlauch (11) einen Innendurchmesser von etwa 3 mm und die Druckmesskanüle von etwa 1 mm aufweist.
5. Tubus nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser des Tubus am proximalen Ende größer als der Durchmesser des etwa dreieckigen Schlauchbündels (8, 11, 14) ist.
6. Tubus nach Anspruch 1," dadurch gekennzeichnet , daß der Beatmungsschlauch (11) weiter in das Innere des Tubus (1, 2) hineinragt als die Druckmesskanüle (14).
7. Respirator zum Anschluß an den Tubus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung (29) vorgesehen ist, mittels der der Beatmungsschlauch (11) des in der Trachea (6) geblockten Tubus Cl, 2) in der Inspirationsphase mit Überdruck und in der Exspirationsphase mit Unterdruck beaufschlagbar ist, wobei der intratracheale Druck über die Druckmesskanüle (14) erfaßbar und zur Steuerung des Respirators (13) auswertbar ist. ■
8. Respirator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß sowohl im Überdruckzweig (20) als auch im Unterdruckzweig (21) ein Drosselventil (24, 41), ein Volumeter (25, 40) und ein Absperrventil (26, 39) angeordnet sind, die jeweils mit der Steuervorrichtung (29) verbunden sind.
9. Respirator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß ein mit der Druckmesskanüle (14) verbundenes Manometer (.32) über einen Umformer ein Steuersignal (33) für" die Steuervorrichtung (29) erzeugt.
10. Respirator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß zur redundanten Bestimmung des intratrachealen Druckes an der Aufblaskanüle (8) ein Manometer (34) vorgesehen ist, das mit einem der Steuereingänge (36) der Steuervorrichtung (29) verbunden ist.
11. Respirator nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung zur Aufblaskanüle (8) ein Absperrventil (35) vorgesehen ist, durch das über die Steuervorrichtung (29) bei bestimmten Störungen das geschlossene Beatmungssystem in ein offenes Beatmungssystem umschaltbar ist.
12. Respirator nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Alarmgeber (47) vorgesehen ist, der von der Steuervorrichtung (29) bei Überschreitung vorgegebener Grenzwerte anschaltbar ist.
13. Respirator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (29) Einstellorgane (45) für die Atemfrequenz, das inspiratorische Atemminutenvolumen und die Größe des PEEP-Druckes aufweist.
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