Assisted Pressure-Controlled Ventilation (aPCV)

Die aPCV-Beatmung ist eine assistierte, druckkontrollierte Beatmung, die die Spontanatmung von Patientinnen und Patienten mit mandatorischen Beatmungshüben synchronisiert. Dadurch erhöht sie nicht nur den Komfort der Betroffenen, sondern ist auch äußerst vielseitig und flexibel an die Bedürfnisse von Patientinnen und Patienten anpassbar.

Die Beatmungsform ist sowohl für Personen mit als auch ohne Spontanatmung geeignet und spielt eine wesentliche Rolle in der Notfallmedizin – insbesondere bei der Behandlung von respiratorischer Insuffizienz wie akutem Lungenversagen oder chronisch obstruktiver Lungenerkrankung.

In diesem Artikel erklären wir Ihnen, inwiefern sich die aPCV-Beatmung von der regulären PCV-Beatmung unterscheidet, wie der aPCV-Modus bei der Beatmung funktioniert und welche Geräte von WEINMANN diese Beatmungsform unterstützen.

Definition: aPCV-Beatmung

Die aPCV-Beatmung (Assisted Pressure Controlled Ventilation) ist eine assistierte, druckkontrollierte Beatmungsform. Die Beatmungsfrequenz ist mandatorisch und voreingestellt. Sie kann jedoch durch die Spontanatmung der Patientin oder des Patienten verändert werden, was wiederum das Minutenvolumen erhöht.

Eigenatembemühungen lösen einen Trigger aus, der die Spontanatmung mit den mandatorischen Beatmungshüben synchronisiert. Die Triggerung wird in einem einstellbaren Zeitfenster während der Exspiration erkannt und üblicherweise prozentual zur Exspirationszeit (TE) angegeben. Erfolgt die Spontanatmung außerhalb des Zeitfensters, wird kein mandatorischer Beatmungshub ausgelöst. Die Inspirationszeit während des Vorgangs ist voreingestellt und bleibt konstant.¹

Funktionsweise der aPCV-Beatmung

Während der Inspiration wird Luft zugeführt, bis der voreingestellte inspiratorische Druck (pInsp) erreicht ist. Dieser Druck wird durch die aPCV-Beatmungsparameter festgelegt und sollte hoch genug sein, um eine ausreichende Ventilation sicherzustellen.

Die Geschwindigkeit der Luftzufuhr hängt von der Rampeneinstellung ab, die die Anstiegszeit bis zum Erreichen des Inspirationsdrucks beschreibt. Sie kann in Zeiteinheiten (Sekunden, Millisekunden) oder in Stufen angegeben werden. Je kürzer die Zeit oder je niedriger die Stufe, desto schneller strömt die Luft in die Lunge. Allerdings sollte die Einstellung der Anstiegszeit sorgfältig gewählt werden, da sowohl eine zu steile als auch eine zu flache Rampe verschiedene Risiken mit sich bringen kann.

Sobald der voreingestellte Druck erreicht ist, wird dieser für die gesamte Inspirationsdauer konstant gehalten. Die Dauer der Inspiration und Exspiration wird durch das Verhältnis von Inspiration und Exspiration (I:E) festgelegt.

Nach Ablauf der Inspirationszeit wird der Luftdruck über das Exspirationsventil auf das PEEP-Niveau abgesenkt. Bei der aPCV-Beatmung kann nun ein Trigger die Spontanatembemühungen der Patientin oder des Patienten während der Exspiration erkennen und eine Synchronisation mit einem maschinellen Beatmungshub veranlassen. Anschließend wird ein neuer Beatmungszyklus eingeleitet.

Funktionsweise des Triggers

Durch das Einschalten des Triggers wird der herkömmliche PCV-Modus zur aPCV-Beatmung, die Patientinnen und Patienten durch einen maschinellen Atemhub beim Atmen unterstützt. Der Trigger ist ein Auslöser, der die Eigenatembemühungen der Betroffenen entweder druck- oder flowgesteuert erkennt.

Flowtrigger: Beim Einatmen wird ein Luftfluss erzeugt, der vom Beatmungsgerät ab einer bestimmten Schwelle erkannt wird. Die Angabe des Grenzwerts erfolgt in l/min. Sobald der Schwellenwert während der Inspiration erreicht wird, löst das Gerät einen atemsynchronen Beatmungshub aus.
Drucktrigger: Der Drucktrigger reagiert auf den Unterdruck, der beim Einatmen entsteht. Dieser Unterdruck wird in einer Luftdruckeinheit wie mbar oder in Stufen von 1–6 angegeben. Dabei gilt bezüglich der Einstellungsparameter:
- Luftdruckeinheit: Für Luftdruckeinheiten werden aufgrund des Unterdrucks negative Werte angegeben. Je größer der negative Wert, desto schwerer ist es, einen Beatmungshub auszulösen. Umgekehrt erleichtert ein negativer Wert, der kleiner ist, die Triggerung.
- Stufeneinstellung: Je kleiner die Stufe, desto leichter ist die Triggerung.

Mithilfe des Triggers können Patientinnen und Patienten bei der aPCV-Beatmung einen oder mehrere Beatmungshübe auslösen. Die Synchronisierung unterstützt die Spontanatmung und fördert gleichzeitig den Patientenkomfort. Dadurch müssen die Betroffenen nicht gegen das Gerät ankämpfen, was eine zusätzliche Belastung verhindert und das Risiko von Erschöpfung reduziert.²

WEINMANN-Beatmungsgeräte verfügen über einen Flowtrigger, der sich entweder in Stufen oder der Einheit l/min einstellen lässt. Die Art der Einstellung (Stufen oder Einheiten) kann im Betreibermenü vorkonfiguriert werden.

Indikationen

Die PCV-Beatmung wird bei Personen eingesetzt, die eine vollständige Ateminsuffizienz und keine Eigenatmung aufweisen. Die aPCV-Beatmung ist hingegen bei Betroffenen indiziert, die nicht vollständig selbstständig atmen können, aber dennoch über eine gewisse spontane Atemaktivität verfügen. Im Gegensatz zur reinen Druckunterstützung (ASB) bietet der aPCV-Modus eine intensivere Beatmungsunterstützung. Der Beatmungsmodus ist daher besonders nützlich bei der Entwöhnung von der Beatmung oder bei heimbeatmeten Patientinnen und Patienten, bei denen ASB allein nicht ausreicht.

Die aPCV-Beatmung wird bei neuromuskulären Erkrankungen eingesetzt, die die Atemmuskulatur schwächen, und hat sich in diesem Bereich im klinischen Alltag bewährt.³Zudem findet die aPCV-Beatmung Anwendung bei Lungenerkrankungen wie akutem Lungenversagen (ARDS).⁴

Die aPCV-Beatmung kann nicht nur bei der kontinuierlichen, sondern auch bei der intermittierenden Beatmung angewendet werden. Bei der intermittierenden, druckkontrollierten Beatmung soll eine Erholung der Atemmuskulatur erreicht werden. Diese ist umso ausgeprägter, je länger die Beatmungsdauer währt – beispielsweise nachts. Es gibt jedoch auch Phasen mit Atemaktivität, zum Beispiel bei der Anschließung an die Beatmung oder in Ruhe- und Erholungsphasen. Solche Phasen werden durch den aPCV-Modus bei der Beatmung berücksichtigt.²

Vorteile der aPCV-Beatmung

Ein wesentlicher Vorteil der aPCV-Beatmung ist die Unterstützung der Spontanatmung. Die mandatorische Beatmung gewährleistet eine konstante und effektive Ventilation, die eine kontinuierliche Abatmung von CO₂ sicherstellt – auch bei variierenden klinischen Bedingungen. Gleichzeitig ermöglicht die patientengesteuerte Triggerung eine Anpassung an die individuellen Bedürfnisse der Betroffenen, was zusätzlich den Patientenkomfort erhöht.

Zudem reduziert die aPCV-Beatmung dank Druckkontrolle das Risiko von Volu- und Barotrauma. Sie ist daher besonders vorteilhaft für eine lungenprotektive Beatmung und wird häufig bei der Heimbeatmung eingesetzt. ²

Ein weiterer Vorteil der aPCV-Beatmung ist die Unterstützung bei der Entwöhnung von einem Respirator. Durch die Förderung der Spontanatmung und die zusätzliche Atemarbeit wird die Atemmuskulatur der Patientinnen und Patienten gestärkt und trainiertund damit der Übergang zur vollständigen Eigenatmung erleichtert.

Nachteile der aPCV-Beatmung

Die aPCV-Beatmung bringt jedoch auch spezifische Nachteile mit sich. Wie bei der klassischen PCV-Beatmung hängt das Tidalvolumen hier ebenfalls stark von der Compliance und Resistance der Atemwege und der Lunge ab. Da die aPCV-Beatmung sowohl assistierte als auch kontrollierte Atemzüge integriert, können Schwankungen in der Atemarbeit der Patientin oder des Patienten zu unvorhersehbaren Volumenänderungen führen.

Die aPCV-Beatmung birgt genauso das Risiko einer Hyperventilation, insbesondere wenn es zu einer zu häufigen Triggerung von mandatorischen Atemzügen kommt. Auch eine respiratorische Alkalose oder eine Lungenüberdehnung (Barotrauma) ist eine denkbare Folge.

Unterschied zwischen PCV und aPCV

Die PCV- und aPCV-Beatmung sind beides druckkontrollierte Beatmungsformen mit fest vorgegebenem Drucklimit. Bei der PCV-Beatmung handelt es sich um einen kontrollierten Modus, der keine Spontanatmung zulässt. Das Tidalvolumen hängt dabei von der Compliance des Atmungssystems und dem Atemwegswiderstand der Patientin oder des Patienten (Resistance) ab.

Im Gegensatz dazu ist die aPCV-Beatmung eine assistierte Form, die Spontanatemzüge der Patientin oder des Patienten ermöglicht und bei Eigenatembemühungen einen atemsynchronen, mandatorischen Beatmungshub verabreicht. Das Atemzugvolumen ist ebenfalls von der Compliance und der Resistance abhängig. Das Minutenvolumen kann jedoch durch die Veränderung der Beatmungsfrequenz mittels Spontanatmung von Betroffenen erhöht oder vermindert werden. Die aPCV-Beatmung kann auch ohne Eigenatmung erfolgen. Dabei bleibt die Beatmungsfrequenz konstant und Betroffene werden kontrolliert beatmet.

Die zentralen Unterschiede der beiden Modi sind in der folgenden Tabelle aufgelistet:

PCV: Pressure-controlled ventilation

Steuerungsart: Druckgesteuert
Betriebsmodus: Kontrolliert
Anwendung: Ohne Spontanatmung
Drucklimitierung: Festes Drucklimit durch Drucksteuerung
Volumenlieferung: Konstant, abhängig von Compliance des Atmungssystems und Resistance

aPCV: Assisted pressure-controlled ventilation

Steuerungsart: Druckgesteuert
Betriebsmodus: Assistiert
Anwendung: Teilweise Spontanatmung, aber auch ohne Spontanatmung möglich
Drucklimitierung: Festes Drucklimit durch Drucksteuerung
Volumenlieferung: Adaptiv, je nach Spontanatmung des Patienten oder der Patientin, Compliance des Atmungssystems und Resistance

aPCV-Beatmung: Parameter

Um die aPCV-Beatmung auf die individuellen Bedürfnisse von Patientinnen und Patienten abzustimmen, müssen wichtige Beatmungsparameter eingestellt werden. Bei den Beatmungsgeräten von WEINMANN können bei der aPCV-Beatmung die folgenden Parameter angepasst werden:

Inspirationsdruck in mbar (Pinsp): Der Druck, der während der Einatmung erzeugt wird, um Luft in die Lungen zu befördern.
Beatmungsfrequenz in 1/min (Freq): Die Anzahl der Atemzüge, die pro Minute vom Beatmungsgerät durchgeführt werden.
Positiver endexspiratorischer Druck in mbar (PEEP): Der Druck, der die Alveolen am Ende der Ausatmung offenhält, um den Gasaustausch zu verbessern.
Maximaler Inspirationsdruck in mbar (pMax): Der maximale Druck, der während der Einatmung erreicht werden kann, um die Lunge vor Überdruck zu schützen.
Inspiratorischer Trigger (InTr): Der Schwellenwert, der bestimmt, wann das Beatmungsgerät die Einatmung einleitet.
Inspirations-Exspirations-Verhältnis (I:E): Das Verhältnis der Dauer von Ein- zu Ausatmung, um die Atemzyklen zu steuern.
0 – 100 % von Te (Triggerfenster): Der Zeitraum, in dem das Beatmungsgerät auf den Atemversuch des Patienten reagiert und die Einatmung auslöst, angegeben als Prozentsatz der Exspirationszeit (Te).

Die aPCV-Beatmung ist besonders flexibel und unterstützt Patientinnen und Patienten bei der Atemarbeit. Gleichzeitig ermöglicht sie durch spontane Atemzüge, dass Betroffene ihre Atemmuskulatur trainieren und stärken. Die aPCV-Beatmung ist somit vielseitig einsetzbar und bietet eine individuelle und sichere Atemhilfe. WEINMANN-Beatmungsgeräte unterstützen diese Beatmungsform mit Geräten, die durch die Parametereinstellung eine präzise Anpassung an die Bedürfnisse der Patientinnen und Patienten erlauben.

aPCV-Modus bei den Beatmungsgeräten von WEINMANN

WEINMANN unterstützt die aPCV-Beatmung mit den Beatmungsgeräten MEDUMAT Standard² und MEDUVENT Standard.

MEDUVENT Standard ist eines der handlichsten und leichtesten Notfallbeatmungsgeräte weltweit. Mit nur 2,1 kg Gewicht kann er bei typischen Beatmungseinstellungen für Erwachsene durchschnittlich 7,5 Stunden beatmen – und das ganz ohne externe Druckgasversorgung.

MEDUMAT Standard² ist mit einem Gewicht von nur 2,5 kg und einer Akkulaufzeit von 10 Stunden für jeden Einsatz gerüstet; insbesondere bei längeren Einsätzen ist er ein zuverlässiger Begleiter für den Rettungsdienst. Zudem kann das Beatmungsgerät bereits Patientinnen und Patienten ab einem Gewicht von 3 kg beatmen, was ihn auch für die Beatmung von Säuglingen geeignet macht.

Beide Geräte bieten im Notfall – wie bei akuter respiratorischer Insuffizienz – durch eine Eingabe der Körpergröße einen schnellen und leitliniengerechten Start der Beatmung. Auf diese Weise wird Betroffenen eine rasche Hilfe zugesichert, mit der sie in kritischen Situationen die Atemnot überwinden können.

Die Geräte verfügen zudem über Druck- und Flowkurven, die es ermöglichen, die Effektivität der aPCV-Beatmung und die Eigenarbeit der Betroffenen zu überwachen. Das umfassende Monitoring erhöht die Patientensicherheit, ebenso wie die intuitive Bedienung und Handhabung der Geräte im Einsatz: Die übersichtliche Anordnung von Symbolen sowie die visuellen und akustischen Warnsignale sorgen dafür, dass Patientinnen und Patienten effektiv und sicher beatmet werden.

Zusätzlich verfügen die Geräte über eine Nachtansicht, die auch bei Dunkelheit einen sicheren Umgang ermöglicht. Aufgrund eines Hygienefilters können die Geräte bei mehreren Patientinnen und Patienten während eines Einsatzes verwendet werden, ohne dass eine Kontamination des Gerätes befürchtet werden muss.

¹https://www.weinmann-emergency.com/de/themen/notfallbeatmung/druckkontrollierte-beatmung

² Hartmut Lang (2017): Außerklinische Beatmung. Basisqualifikationen für die Pflege heimbeatmeter Menschen. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, p. 120-131.

³ Groß M, Dorst J, Pelzer K. Beatmung bei neuromuskulären Erkrankungen. Neurological respiratory medicine. 2019 Sep 4:193–246. German. doi: 10.1007/978-3-662-59014-0_13. PMCID: PMC7236064: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7236064/

⁴ https://www.weinmann-emergency.com/de/themen/notfallbeatmung/beatmungsformen