Die Inspirationszeit (Tinsp)ist unter mandatorischer Ventilation eine direkter oder indirekter Parameter. Unter zeitgesteuertem MV wird tinsp als Verhältniswert von Inspiration zur Exspiration bezogen auf die Frequenz oder als Zeitwert eingegeben. Unter volumengesteuertem MV resultiert tinsp aus Tidalvolumen, Flow und Plateauzeit (TPlat).
Die Bedeutung der Inspirationszeit
Jedes Volumen benötigt eine vom Atemwegswiderstand abhängige Zeit zum Transport über die tracheo-bronchialen Strukturen. Bei sehr niedrigen Flowraten wird eine längere Zeit für die Volumenförderung benötigt als bei vergleichsweise höheren. Aus diesem Grund stellt bei zeitgesteuerten Beatmungsmaschinen der Parameter Inspirationszeit eine Anpassung der physiologischen Gegebenheiten an Tidalvolumen und Flow dar. Bei einer kurz gewählten Inspirationszeit kann es zur unvollständigen (volumeninkonstanten) Volumenförderung kommen. Sofern bei einem Respirator die Inspirationszeit direkt oder indirekt einstellbar ist, handelt es sich um ein zeitgesteuertes Beatmungsgerät. Damit hat die Zeitsteuerung erste Priorität gegenüber allen anderen Parametern.
Bei einem volumengesteuerten Respirator nimmt der Parameter Tidalvolumen die höchste Priorität ein. Die Inspiration gilt als abgeschlossen, wenn das vorgegebene Volumen vollständig gefördert worden ist. Die hierzu notwendige Zeit ergibt sich aus VTidal und Flow. Die Frequenz ist kein relevanter Parameter. Prinzipiell kann ein Beatmungsgerät in einem volumengesteuerten Modus nicht volumeninkonstant werden.

Inspirationszeit und Atemzeitverhältnis

Die Vorgabe des Atemzeitverhältnisses (I:E) ist wohl die klassische Form zur Einstellung der Inspirationszeit. Das Atemzeitverhältnis ist ein Proportionalwert von der relativen Dauer der Inspiration bezogen auf die Exspiration unter einer eindeutig definierten Frequenz. Das allgegenwärtige I:E von 1:2 besagt, dass die Inspiration halb solang wie die Exspiration ist. Erst unter der Vorgabe einer Frequenz lässt sich dieses Verhältnis auf eine konkrete Dauer des Atemzyklus umrechnen und führt somit zur Inspirationszeit.

Auswirkung unterschiedlicher Atemzeitverhältnisse auf die Inspirationszeit

Eine Änderung des Atemzeitverhältnisses ohne Änderung der Beatmungsfrequenz ändert die Inspirationszeit. Dabei unterteilt sich die Inspirationsphase in die Volumenförderung (erkennbar am inspiratorischen Flow) und die Plateauphase (als Null-Flow-Phase). Es gilt: Je grösser die Proportionalität des I:E ist (2:1 ist grösser als 1:2), desto länger wird bei unverändertem Flow die Plateauphase. Allerdings kann es bei sehr kleinen Atemzeitverhältnissen oder hohen Frequenzen zur Volumeninkonstanz kommen, da die resultierende Inspirationszeit nicht mehr zur vollständigen Volumenförderung ausreicht.

Unvollständige Inspiration: Das Atemzeitverhältnis wurde bezogen auf das Tidalvolumen zu kurz gewählt. Es stellt sich keine Plateauphase mehr dar.

Seit einigen Jahren tendieren die Gerätehersteller zur direkten Eingabe der Inspirationszeit anstelle des Umweges über I:E und Frequenz. Diese Methode hat einige Vorteile (z.B. bei IMV-Formen, da hier ein zweiter Frequenzeinsteller entfällt). Allerdings ist bei dieser Einstellmethode zu beachten, dass sich bei einer Änderung der Frequenz die Exspirationszeit ändert und es zu einer unvollständigen Exspiration mit  Air-Trapping kommen kann.

Inspirationszeit unter Volumensteuerung

Bei einem volumengesteuerten Respirator ist die Dauer der Inspiration ein abhängiger Wert, der allein durch die Parameter VTid, f und TPlat bestimmt wird. Da die Plateauzeit als fixer Zeitwert (z.B. 0,5 Sek.) eingegeben wird, führt die Erhöhung von VTid oder eine Reuzierung des Flow zu einer längeren Inspirationszeit. Natürlich hat die Verlängerung von TPlat den gleichen Effekt. Normalerweise lassen volumgensteuerte Beatmungsgeräte die Eingabe von Parametern, die mit der vollständigen Förderung des gewünschten Volumens kollidieren nicht zu.

Patientengefährdend können die volumengesteuerten Maschinen allerdings durch eine resultierende kurze Exspirationszeit werden. Hier besteht wiederum die Gefahr des Air-Trapping mit einem Anstieg der Beatmungsdrücke. Da diese Respiratoren konstruktionsbedingt eine Drucklimitierung nicht beherrschen, hängt die Höhe des Druckanstiegs vom Alarm-Monitoring ab.

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Die physiologische Bedeutung der Inspirationszeit

Bei Ventilation mit konstantem Flow - ein typisches Merkmal unter nicht drucklimitiertem MV - korrespondiert die Volumenfüllung mit der Höhe der Flowrate und dem regionalen Produkt der Lunge aus Resistance und Compliance. Dabei gilt: Die Kombination aus niedriger Resistance (geringe tracheo-bronchiale Widerstände) und geringer Compliance (geringe Dehnbarkeit der alveolaren Strukturen) führt zu einer schnellen Füllung des Lungenkompartiments. Im Gegensatz beschreiben hohe Resistance und Compliance ein Kompartiment mit einer langen Befüllungs- und Entleerungszeit.

Demanch führt ein hoher Flow zu einer primären überproportionalen Befüllung und der damit verbundenen Überblähung der schnellen Kompartimente während die langsamen Lungenanteile nur unvollständig gefüllt werden. Zum Ende der flowfördernden Phase der Inspiration finden sich Kompartimente mit hohem und niedrigen Füllungsdruck. Während der Null-Flow-Phase (Plateau) der Inspiration kommt es zu einem Druckausgleich zwischen den Lungenkompartimenten (Pendelluft).

Kompartimentelle Lungenfüllung: Die zeitliche Kapazität des linken Compartments lässt einen hohen Flow zu, während das rechte Compartment lediglich niedrige Flowraten akzeptiert. Damit ist der linke Lungenanteil am Ende der Inspiration überbläht. Diese transpulmonale Druckdifferenz führt zum Auftreten von Pendelluft und dem damit verbundenen Druckausgleich.

Die Dauer der Inspiration und damit verbunden die homogene Lungenfüllung gilt als optimal, wenn das Plateau einen druckstabilen Zustand erreicht. Druckänderungen weisen auf Umverteilungsvorgänge und damit auf Pendelluft hin.Alternative Strategien zur homogenen Ventilation gehen von niedrigen inspiratorischen Flowrate nund einer verlängerten Inspirtionszeit oder alternativ vom Einsatz des dezellerierenden Flows unter Drucklimitierung aus.