Elementare Formen der Steuerung

Damit ein Gerät zur Beatmung verwendet werden kann muss es mindestens zwei Voraussetzungen erfüllen: es muss in der Lage sein einen Überdruck im Verhältnis zur Atmosphäre zu generieren und es muss wissen, wie lange dieser positive Druck zu halten ist.

Die erste Forderung ist noch relativ einfach zu erfüllen, jede Luftpumpe kann einen positiven Druck aufbauen. Die für die Beatmung zulässigen Drücke betragen maximal 100 Millibar (1 Millibar entspricht einem Wasserdruck von 1 Zentimeter). Allerdings werden die für die Beatmung notwendigen Drücke nur in extremen Fällen über 30 Millibar (mbar) liegen. Die vor etwa 20 Jahren auf dem Markt erhältlichen Geräte generierten den Druck über einen Kompressor und speicherten das damit erzeugte Gasvolumen in einem Lufttank. Moderne Beatmungsgeräte oder Ventilatoren/Respiratoren erzeugen direkt einen Flow über die Verwendung prozessorgesteuerter und sehr schnell ansprechender Ventile. Aber auch hier gilt, dass ohne Druckdifferenz keine Gasströmung entstehen kann.

Der oben genannte zweite Punkt ist für den beatmeten Patienten von elementarer Bedeutung. Wir atmen als Erwachsene üblicherweise 0,4 bis 0,7 Liter Luft ein (und aus). An diese Grössenordnung hat sich auch ein Beatmungsgerät zu halten. Daher muss eindeutig definiert sein, welches die Kriterien eines Respirators für das Umschalten von Inspiration auf Exspiration sind. Dieser Umschaltpunkt beschreibt den Steuerungstyp eines Beatmungsgerätes.
Zur mandatorischen Ventilation (einer Beatmungsform, bei der ein Patient keinerlei eigene Atemarbeit aufbringt und sein gesamtes lebensnotwendiges Gasvolumen vom Respirator erhält) haben sich zwei Steuerungstypen behauptet: die Volumen- und die Zeitsteuerung. Unter Volumensteuerung gibt der Bediener des Gerätes lediglich das gewünschte Atemhubvolumen (Tidalvolumen) ein, definiert ferner die Geschwindigkeit mit der das Volumen gefördert wird (Flow) und wie oft jeder einzelne Atemhub in der Minute verabreicht werden soll (Frequenz). Unter Zeitsteuerung wird primär die Dauer der Inspirationszeit (Tinsp) zu den genannten Parametern vorgegeben. Hierdurch entstehen einige interessante Effekte im Druckverlauf.

Ältere Respiratoren kannten Flow oder Druck als Steuerkriterium. Hier wurde von Inspiration auf Exspiration umgeschaltet, wenn ein vorgegebener Druck erreicht oder ein Minimalflow unterschritten war. Diese Geräte haben keine Zulassung mehr für die mandatorische Beatmung, finden sich aber noch in Atemtherapiegeräten.