Pathophysiologische Veränderungen während einer Beatmung

Befeuchtung und Erwärmung von Atemgas

Bei Zimmertemperatur und mittlerer Lufdfeuchtigkeit kommt die eingeatmete Luft nach Passage der Nase mit etwa 34 ºC und 80 % relativer Feuchtigkeit in der Trachea an. Physiologischerweise erfolgt hier die restliche Erwärmung auf etwa 36 bis 37 ºC und Anfeuchtung auf ca. 100 % relativer Feuchtigkeit.

Endotracheale Intubation oder Tracheotomie schalten die oberen Luftwege für Erwärmung und Anfeuchtung aus, woraus eine Temperatur zwischen 30 bis 34 ºC resultiert.
Ziel der Anfeuchtung muß es also sein, die Funktion des ausgeschalteten Nasen-Rachen-Raumes weitestgehend zu ersetzen. Die Anfeuchtung muß eine suffiziente Wirkungsweise des Ziliarepithels gewährleisten können. Dazu ist es notwendig, mindestens 30 mg H₂O je Liter Inspirationsgas (Iso-Empfehlungen) zuzufügen. Am Wirkungsvollsten geschieht dies durch Dampf. Wasserdampf kann hier nur durch gleichzeitige Erwärmung des Atemgases erfolgen.

Wasserdampfgehalt gesättigter Luft:

Temperatur [ºC] Wasserdampfgehalt [mg/l] rel. Feuchte [% ], bez. auf 37 ºC

32 33 75

33 35 80

34 37 85

35 40 90

36 42 95

37 44 100

Aus obiger Tabelle kann entnommen werden, das das Atemgas auf 33 bis 34 ºC erwärmt werden muß, um den natürlichen Zustand der durch den Mund-Nase-Rachen-Raum vorbehandelten Atemluft möglichst nahe zu kommen.

Temperatur [ºC]	Wasserdampfgehalt [mg/l]	rel. Feuchte [% ], bez. auf 37 ºC
32	33	75
33	35	80
34	37	85
35	40	90
36	42	95
37	44	100

Je nach Art der Aufbereitung des Atemgases ergeben sich durch die Erwärmung und Anfeuchtung aber auch Gefahren für den Patienten:

Keimverschleppung durch die Wasserverdampfung
Überwässerung der Lunge
Überhitzung

Die Inspiration kalter Atemluft kann zudem bei Asthmatikern Veränderungen der Spontanatmung verursachen:

einen Abfall der inspiratorischen Resistance um bis zu 40 %
einen Abfall der exspiratorischen Resistance um bis zu 35 %
einen Abfall des thorakalen (Gesamt-) Gasvolumens um bis zu 17 %;

oder aber auch:

einen Anstieg der inspiratorischen Resistance um bis zu 17 %
einen Anstieg der exspiratorischen Resistance um bis zu 25 %.

Die Inhalation mit kalter, isotonischer (0,9%iger) NaCl-Lösung kann zudem Asthma-Anfälle provozieren.

Was kann noch geschehen, wenn die Luft nicht aufbereitet wird?

Austrocknung der oberen und unteren Luftwege mit gesteigertem Wärmeverlust
→ Verringerung oder Aufhebung der Zilienbeweglichkeit;
evtl. Zerstörung v.
Zilien u. Drüsen

↓ ↓

gesteigerter Luftwiderstand Verlangsamung und Verminderung der Schleimproduktion

↓

↓ ← Erhöhte Viskosität des Bronchialsekrets

↓ ↓

Retention des Schleims lokale Austrocknung mit Krustenbildung →

↓ ↓

Obstruktion im Tracheobronchialbaum Entzündungen, Ulcera, Bakter. Infektionen

↓

↓ ← reduziertes exsp. Reservevolumen

Atelektasenbildung ↓

erniedrigte pulm. Compliance

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Austrocknung der oberen und unteren Luftwege mit gesteigertem Wärmeverlust	→			Verringerung oder Aufhebung der Zilienbeweglichkeit; evtl. Zerstörung v. Zilien u. Drüsen
↓				↓
gesteigerter Luftwiderstand				Verlangsamung und Verminderung der Schleimproduktion
				↓
		↓	←	Erhöhte Viskosität des Bronchialsekrets
		↓		↓
		Retention des Schleims		lokale Austrocknung mit Krustenbildung	→
		↓			↓
		Obstruktion im Tracheobronchialbaum			Entzündungen, Ulcera, Bakter. Infektionen
		↓
↓	←	reduziertes exsp. Reservevolumen
Atelektasenbildung		↓
		erniedrigte pulm. Compliance