Inspiratorisches Tidalvolumen (VTi) bei der Beatmung

Zwei Rettungskräfte bringen eine verletzte Person auf einer Trage zum Krankenwagen. Die Person ist an medizinische Geräte angeschlossen und bekommt Sauerstoff.

Das inspiratorische Tidalvolumen (VTi) und das exspiratorische Tidalvolumen (VTe) sind zwei Parameter des Tidalvolumens, auch Atemzugvolumen (AZV) genannt. Bei der Beatmung liefert das VTi wichtige Hinweise auf potenzielle Unstimmigkeiten – insbesondere im Vergleich zum VTe. Große Abweichungen zwischen VTi und VTe können auf Leckagen hindeuten und auf das Risiko eines intrinsischen PEEP aufmerksam machen. 

In diesem Artikel erhalten Sie einen Überblick über das inspiratorische Tidalvolumen und erfahren, wie es mit den Beatmungsgeräten von WEINMANN zuverlässig überwacht werden kann.

Definition: Was ist das VTi bei der Beatmung?

Das VTi beschreibt die Luftmenge, die während der Inspiration im Beatmungsgerät über den Beatmungsschlauch in die Lunge der Patientin oder des Patienten abgegeben wird. Es wird in der Regel in Millilitern (ml) angegeben und ist entscheidend, um eine ausreichende Belüftung sicherzustellen.1

Durch die Einstellung des VTi am Beatmungsgerät wird definiert, wie viel Atemgas die Patientin oder der Patient pro Atemzug erhalten kann. Dabei berücksichtigt der Wert keine möglichen Leckagen im Beatmungssystem.

Bei der Beatmung lässt sich das VTi durch die positive Fläche unter der Flowkurve berechnen. Auf diese Weise kann veranschaulicht werden, wie sich der Flow entwickelt und wie viel Volumen tatsächlich appliziert wird. Die nachfolgende Grafik zeigt die Flowkurve bei der druckkontrollierten Beatmung: Die blaue Fläche unter der Kurve entspricht dem VTi.2

Faktoren, die das VTi beeinflussen

Die Wahl zwischen druck- oder volumenkontrollierter Beatmung bestimmt, welche Faktoren das Tidalvolumen beeinflussen: 

Druckkontrollierte Beatmung und VTi

  • VTi resultiert aus den Parametern PEEP und pInsp
  • Auch durch Compliance, Resistance und Inspirationszeit (bzw. Frequenz) kann das VTi beeinflusst werden

Volumenkontrollierte Beatmung und VTi

  • VTi ist eine fest eingestellte Größe
  • Kann durch Leckagen vermindert werden

Druckkontrollierte Beatmung und VTi

Bei der druckkontrollierten Beatmung wird das VTi nicht direkt eingestellt, sondern ergibt sich aus verschiedenen Beatmungsgrößen. In erster Linie hängt das inspiratorische Atemzugvolumen von der Differenz zwischen dem positiven endexspiratorischen Druck (PEEP) und dem inspiratorischen Beatmungsdruck (pInsp) ab, wobei eine größere Druckdifferenz zu einem höheren Tidalvolumen führt. 

Allerdings kann eine Erhöhung der Drücke die Compliance des Atmungssystems verringern, was das verabreichte Volumen reduziert. Bei einem PEEP von 5 mbar und einem pInsp von 15 mbar ist das Tidalvolumen somit höher als bei einem PEEP von 20 mbar und einem pInsp von 30 mbar – obwohl die Differenz in beiden Fällen identisch ist. Darüber hinaus können folgende Parameter einen Einfluss auf das VTi haben:

  • Compliance: Die Compliance beschreibt die Dehnbarkeit der Lunge. Sie kann durch Faktoren wie ungünstige Lagerung oder pulmonale Flüssigkeit herabgesetzt werden. Durch eine verminderte Compliance kommt es zu einem geringeren VTi.
  • Atemwegswiderstand (Resistance): Der Atemwegswiderstand, auch Resistance genannt, ist ein Maß für den Widerstand, den der Luftstrom während der Einatmung überwinden muss. Eine erhöhte Resistance entsteht durch eine Verengung der Atemwege – etwa durch Sekrete oder Obstruktionen. Dabei sinkt das inspiratorische Tidalvolumen.
  • Inspirationszeit (Tinsp): Eine zu kurze Inspirationszeit kann dazu führen, dass die Lunge nicht ausreichend mit Luft gefüllt wird. Dadurch können Hypopnoe oder Hypoventilation entstehen. Eine zu lange Inspirationsdauer kann hingegen ein erhöhtes Tidalvolumen und damit Hyperventilation verursachen. Die Atemfrequenz wirkt sich ebenfalls indirekt auf das VTi aus, denn eine schnelle Frequenz verkürzt die Exspirationszeit, während eine langsame Frequenz sie verlängert.

Volumenkontrollierte Beatmung und VTi

Bei der volumenkontrollierten Beatmung wird das inspiratorische Tidalvolumen (VTi) fest eingestellt. Das bedeutet, dass es unabhängig von Faktoren wie der Compliance oder Resistance der Lunge verabreicht wird. Dadurch lässt sich das eingestellte Beatmungshubvolumen präzise kontrollieren, was eine genaue Steuerung des paCO₂ und des pH-Wertes ermöglicht.

Das VTi wird jedoch nicht immer vollständig appliziert. Ein maximaler Atemwegsdruck (pMax) wird vorab eingestellt, um die Lunge vor Barotrauma zu schützen. Erreicht der Atemwegsdruckden pMax, kann der Beatmungshub vorzeitig abgebrochen werden. Alternativ kann der Luftdruck auf dem begrenzten Niveau gehalten werden, bis die Inspirationszeit beendet ist.4

Darüber hinaus kommt es bei Leckagen bei der Inspirationzu einer Verminderung der Ventilation, da ein Teil des Volumens entweicht.5

Unterschied zwischen VTi und VTe bei der Beatmung

Der Begriff Tidalvolumen umfasst sowohl das VTi als auch das VTe – dennoch gibt es Unterschiede zwischen den beiden Parametern. Das VTi gibt an, wie viel Luft während der Inspiration in die Lungen der Patientin oder des Patienten gelangt. Im Gegensatz dazu misst das VTe die Luftmenge, die während der Exspiration tatsächlich ausgeatmet wird. Daher repräsentiert es das Volumen, das am Gasaustausch in der Lunge teilgenommen hat.

Abweichungen zwischen VTi und VTe ergeben sich durch Leckagen im Beatmungssystem, wodurch ein Teil des Atemzugvolumens entweichen kann. Deutliche Unterschiede zwischen den Parametern treten besonders bei der nicht-invasiven Beatmung mit einer CPAP-Maske auf, da diese in keinem Fall vollständig dicht sein kann. In solchen Fällen ist das VTi höher als das VTe. Aus diesem Grund ist das exspiratorische Volumen (VTe) bei der NIV entscheidender, da es die effektive Ventilation anzeigt.6

Bei der kontrollierten Beatmung sind Unterschiede zwischen den beiden Werten normalerweise gering. Treten Abweichungen auf, sollte das Beatmungssystem auf Leckagen überprüft werden. Diese können sowohl im Gerät als auch beim Patienten auftreten. Beispiele für Leckagen beim Patienten sind ein Pneumothorax oder eine Trachealruptur.7

Ein dauerhaft höheres VTi im Vergleich zum VTe kann problematisch sein: Es besteht die Gefahr, dass sich ein intrinsischer PEEP bildet, bei dem ein erhöhter Druck in der Lunge verbleibt.8 Dadurch kann es zu einer Rechtsherzbelastung und einer Behinderung der Spontanatmung kommen, was zu einer Desynchronisation mit dem Beatmungsgerät führt.9

Die Messung des VTe ist mit Ein- oder Zweischlauchsystemen möglich.10

Normwerte von VTi

Das VTi orientiert sich bei der Beatmung an Normwerten von 6–8 ml/kgKG IBW (Ideal Body Weight). Dabei wird das ideale Körpergewicht herangezogen, da die Lungenkapazität proportional zur Körpergröße ist und nicht vom tatsächlichen Gewicht der Patientin oder des Patienten abhängt.11

Abweichungen der Normwerte

Um Abweichungen vom inspiratorischen Tidalvolumen frühzeitig zu erkennen und zu behandeln, erklären wir Ihnen hier mögliche Ursachen und Maßnahmen.

VTi zu hoch bei der Beatmung: Was tun?

Wenn das VTi bei der Beatmung zu hoch ist, können verschiedene Faktoren der Auslöser sein. Typische Ursachen sind:

  • Hohe Compliance
  • Geringe Atemfrequenz
  • Lange Inspirationszeit
  • Langsame Beatmungsfrequenz
  • Leckagen (bei druckkontrollierter Beatmung)

In solchen Fällen sollten folgende Maßnahmen ergriffen werden:

  1. Den Zustand der Patientin oder des Patienten überprüfen
  2. Das Patientenschlauchsystem sowie den Adapter für das Exspirationsmodul auf Leckagen kontrollieren
  3. Therapie- und Alarmeinstellungen prüfen und ggf. anpassen

VTi zu tief bei der Beatmung: Was tun?

Wenn das VTi bei der Beatmung zu niedrig ist, können die Gründe unter anderem folgende sein:

  • Verlegung/Verengung der Atemwege, z. B. durch
    • Sekrete
    • Obstruktion
    • Bronchokonstriktion12
  • Leckage (bei volumenkontrollierter oder nicht-invasiver Beatmung)

Um ein zu niedriges VTi zu beheben, können Sie wie folgt vorgehen:

  1. Den Zustand und die Atemwege der Patientin oder des Patienten überprüfen
  2. Das Patientenschlauchsystem auf mögliche Obstruktionen kontrollieren
  3. Die Therapie- und Alarmeinstellungen prüfen und ggf. anpassen13

Überwachung von VTi während der Beatmung – mit den Beatmungsgeräten von WEINMANN

Eine kontinuierliche Überwachung des VTi bei der Beatmung ist entscheidend, um Abweichungen frühzeitig zu erkennen. Bei den Beatmungsgeräten von WEINMANN stehen dafür mehrere Optionen zur Verfügung. 

Das VTi kann direkt über die grafische Darstellung der Atemkurve beobachtet werden. An der Flowkurve sind ein hohes oder niedriges VTi an der Höhe und Breite des oberen Zackens erkennbar.

Im Gegensatz zum VTe existieren für das VTi keine direkten Alarme. Es gibt jedoch Signale, die auf ein abweichendes VTi hinweisen können. Beispiele hierfür sind Meldungen wie „Atemwegsdruck hoch“ oder „Atemwegsdruck tief“ bei der druckkontrollierten Beatmung.

Zusätzlich wird bei einigen Geräten das inspiratorische Minutenvolumen (MVi) angezeigt. Dieser Wert ergibt sich aus dem VTi multipliziert mit der Beatmungsfrequenz pro Minute und kann daher ebenfalls Aufschluss über das VTi geben.

1 Lang, H. (2020): Beatmung für Einsteiger. Theorie und Praxis für die Gesundheits- und Krankenpflege, 3rd edition, Berlin Heidelberg: Springer Verlag, p. 87ff.

2 Lang, H. (2020): Beatmung für Einsteiger. Theorie und Praxis für die Gesundheits- und Krankenpflege, 3rd edition, Berlin Heidelberg: Springer Verlag, p. 225ff.

3 Lang, H. (2020): Beatmung für Einsteiger. Theorie und Praxis für die Gesundheits- und Krankenpflege, 3rd edition, Berlin Heidelberg: Springer Verlag, p. 100ff.

4 Lang, H. (2017): Außerklinische Beatmung, Berlin Heidelberg: Springer Verlag, p. 129.

5 Larsen, R. & Mathes, A. (2023): Beatmung. 7th edition, Berlin Heidelberg: Springer Verlag, p. 317.

6 Lang, H. (2020): Beatmung für Einsteiger. Theorie und Praxis für die Gesundheits- und Krankenpflege, 3rd edition, Berlin Heidelberg: Springer Verlag, p. 238ff.

7 https://intensiv.anthroposophische-pflege.de/beatmung/

8 Lang, H. (2020): Beatmung für Einsteiger. Theorie und Praxis für die Gesundheits- und Krankenpflege, 3rd edition, Berlin Heidelberg: Springer Verlag, p. 249.

9 https://www.ai-online.info/abstracts/pdf/dacAbstracts/2010/15_Huschak.pdf

10 Lang, H. (2020): Beatmung für Einsteiger. Theorie und Praxis für die Gesundheits- und Krankenpflege, 3rd edition, Berlin Heidelberg: Springer Verlag, p. 95f.

11 Lang, H. (2020): Beatmung für Einsteiger. Theorie und Praxis für die Gesundheits- und Krankenpflege, 3rd edition, Berlin Heidelberg: Springer Verlag, pp. 100 & 127.

12 Lang, H. (2020): Beatmung für Einsteiger. Theorie und Praxis für die Gesundheits- und Krankenpflege, 3rd edition, Berlin Heidelberg: Springer Verlag, p. 213.

13 https://document.resmed.com/documents/rc-clinical-guides/astral-series/clinical-guide/astral-100-150_clinical-guide_row_ger.pdf (pp. 174 & 176)