Charakteristik mehrerer Befeuchter für die CPAP- sowie invasive und nicht invasive Beatmungstherapie und Sauerstofflangzeittherapie unter standardisierten Bedingungen in einer Klimakammer[1]

Zusammenfassung

Einleitung: In der Beatmungstherapie schlafbezogener Atemstörungen und ventilatorischer Insuffizienz sowie der Sauerstofflangzeittherapie werden regelmäßig Atemluftbefeuchter eingesetzt. Befeuchter erzeugen Wasserdampf mit der Intention, die Austrocknung der Schleimhäute des Respirationstraktes zu vermindern. Um die Leistungsfähigkeit verschiedener Systeme zu testen, führten wir eine systematische Studie durch. Methode: Je zwei Exemplare folgender elf Beatmungsgerätbefeuchter (HC 602®, HumiCare 200®, Humid Aire 2i®, minni-Max®, MR 730 AGM®, REMstar®, Sirius®, Somnia2®, Somno Comfort2®, VENTIclick®, VIVO 30®) wurden bei minimaler, mittlerer und maximaler Heizleistung untersucht. Jede Heizstufe wurde bei niedrigem, mittlerem und hohem Luftfluss gemessen (20, 55 und 90 l/min). Die dabei erreichten relativen Feuchtigkeiten und Wassertemperaturen wurden jeweils erfasst. Als zusätzliche Messung ermittelten wir die Anfeuchteleistung des Sauerstoffbefeuchtersystems Respiflo® bei Flussraten von 1 - 5 l/min., das System wurde jeweils mit NaCl 0,9 % und mit Aqua dest. gefüllt. Zur Standardisierung führten wir die Messungen in einer Klimakammer des Fraunhofer Instituts durch. Als Umgebungsklima wurden 20 °C Temperatur und 50 % relative Feuchte gewählt. Der Luftdruck an den Messtagen lag zwischen 1010 und 1017 hPa und wurde als unabhängige Variable mit einbezogen. Ergebnisse: Der MR 730 AGM® und Humicare 200® erzeugten bei allen Flussraten eine konstante rel. Luftfeuchte von 100 %. Unter den übrigen Befeuchtern konnten die Geräte HC 602®, HumidAire 2i® und REMstar® eine rel. Luftfeuchte von 95 % bis hin zu hohen Flussraten von 90 l/min. erzeugen. Minni-Max®, Somnia2® und VIVO 30 hielten eine 95 %ige Luftfeuchte nur bei geringen und mittleren Flussraten bis 55 l/min. aufrecht. Sirius®, Somno Comfort2® und the VENTIclick® erreichten eine 95 %ige Luftfeuchte nur bei geringen Flussraten von 20 l/min. Bei hohen Flussraten kamen die drei letztgenannten Befeuchter nicht über eine rel. Luftfeuchte von 68 - 76 % hinaus. Der Respiflo® erreicht eine konstante rel. Luftfeuchte von ca. 90 % unter allen Flussraten zwischen 1 - 5 l/min., unabhängig von der Art der Flüssigkeit (NaCl 0,9 % oder Aqua dest.). Schlussfolgerungen: Als Ursache der differierenden Befeuchterleistungen muss die Kombination mehrerer Faktoren berücksichtigt werden: Geschwindigkeit des Luftflusses, in vivo stark beeinflusst vom Leckageausmaß. Unterschiede der Befeuchterwassertemperatur, Oberflächengröße der Befeuchter sowie unterschiedliche Form der Befeuchter, welche Einfluss auf den Aufprallwinkel und die Verwirbelung des Luftstroms über der Wasseroberfläche nimmt. Bei Betreuung beatmeter Patienten sollte eine ungefähre Vorstellung über die Größenordnung der auftretenden Flüsse bestehen. Begrenzungen mancher Befeuchter sollten bekannt sein. Die bloße Anwesenheit eines Befeuchters am Beatmungsgerät bedeutet nicht, dass das Problem Schleimhautaustrocknung nicht mehr besteht.

Abstract

Introduction: Patients receiving mechanical ventilation and oxygen therapy frequently complain about the dryness of their airways. Humidifiers increase air humidity by generating water vapour and thus preventing the mucosa from desiccation. In this bench study, we compared the efficiency of several humidifiers. Methods: Two identical humidifiers of each type (HC 602®, HumiCare 200®, Humid Aire 2i®, minni-Max®, MR 730 AGM®, REMstar®, Sirius®, Somnia2®, Somno Comfort2®, VENTIclick®, VIVO 30®) were measured at three different heating intensities (low, medium, high) and three different flow rates (20, 55 and 90 l/min). The relative humidity at the exit of the tube and the temperature of the water in the heating chamber were registered. Additionally, we measured the humidity of the oxygen humidifier Respiflo® at 1 - 5 l/min, the Respiflo® was filled with either NaCl 0.9 % or Aqua dest. Measurements were taken in a climatic chamber at 20 °C and 50 % relative humidity. The atmospheric pressure was taken into consideration. Results: The MR 730 AGM® and Humicare 200® generated a constant relative humidity of 100 %. Among the remaining humidifiers, only the HC 602®, HumidAire 2i® and REMstar® reached a humidity of about 95 % at high flow rates. The Minni-Max®, Somnia2® and VIVO 30 generated a humidity of 95 % still at a flow rate of 55 l/min. The Sirius®, Somno Comfort2® and the VENTIclick® generated this amount of humidity only at low flow rates of 20 l/min. The three humidifiers mentioned last generated a relative humidity of only 68 - 76 % at high flow rates of 90 l/min. The Respiflo® generates a humidity of about 90 % at each flow rate (1 - 5 l/min.), independent of being filled with NaCl 0.9 % or Aqua dest. Conclusion: Factors determinating the efficacy of humidifiers are the velocity of the airstream, the temperature of the water, the contact surface of the air and water compartments and the turbulence of the airstream. In vivo the amount of leakage is a very important determinant for the velocity of the airstream. In the care of mechanically ventilated patients one should have an approximate idea of the magnitude of the applied air flows. The limitations of some humidifiers should be known. The simple presence of a humidifier in combination with a respirator does not mean that the problem of dryness of the airway mucosa is eliminated.

1 Prof. Dr. Dieter Köhler zum 60. Geburtstag gewidmet.

Literatur

• 1 Wiest G, Foerst J, Ficker J H. et al . In vivo Efficacy of Two Heated Humidifier Used During CPAP-therapy for Obstructive Sleep Apnea Under Various Environmental Conditions.  Sleep. 2001;  24, 4 435-440
• 2 Richards G N, Cistulli P A, Sullivan C E. et al . Mouth Leak With Nasal Continuous Positive Airway Pressure Increases Nasal Airway Resistance.  Am J Respir Crit Care Med. 1996;  154 182-186
• 3 Wenzel H G, Piekarski C. Klima und Arbeit. Herausgegeben vom Bayerischen Staatsministerium für Arbeit und Sozialordnung, Winzererstr. 9, München 1980
• 4 Massie C A, Hart R W, Richards G N. et al . Effects of Humidification on Nasal Symptoms and Compliance in Sleep Apnea Patients Using Continuous Positive Airway Pressure.  Chest. 1999;  116 403-408
• 5 Mador M J, Krauza M, Braun M. et al . Effect of Heated Humidification on Compliance and Quality of Life in Patients With Sleep Apnea Using Nasal Continuous Positive Airway Pressure.  Chest. 2005;  128 2151-2158
• 6 Wenzel M, Neifer C, Wenzel G, Kerl J, Witteler M, Suchi S, Köhler D. Poststationäre Nachsorge und probatorische CPAP-Therapie schlafbezogener obstruktiver Atemstörungen steigern die Langzeitcompliance.  Pneumologie. 2008;  62 75-79
• 7 Wenzel M, Klauke M, Gessenhardt F, Dellweg D, Haidl P, Schönhofer B, Köhler D. Sterile Water Is Unnecessary in a Continous Positive Airway Pressure Convection-Typer Humidifier in the Treatment of Obstructive Sleep Apnea Syndrome.  CHEST. 2005;  128 2138-2140

1 Prof. Dr. Dieter Köhler zum 60. Geburtstag gewidmet.