Sauerstoffmasken mit Reservoir und was uns Patient*innen lehren können

In der innenklinischen und mobilen Notfallmedizin ist die Sauerstoffinsuflation eine der Basismaßnahmen zur Stabilisierung von kritischen Notfallpatient*innen. Wie so oft gibt es selbst bei dieser simplen Maßnahme Kontroversen. In dem folgenden Meinungsartikel soll aufgezeigt werden, warum unsere Patient*innen manchmal unsere besten Lehrer*innen sind. 

Es ist Freitagnacht, drei Uhr in der Früh und ihr steht vor einer Patientin, die deutlich über Dyspnoe klagt. Ihr seht die erschwerte Atemarbeit, deutliche Zyanose und euer Monitor zeigt euch eine Sauerstoffsättigung von 73 % an. Ihr legt der Patientin eine Sauerstoffmaske mit Reservoir an und dreht den Sauerstofffluss auf 15Liter/min, doch eure Patientin zieht andauernd die Maske zur Seite. Ihr seid sichtlich frustriert und versucht sie von euren Maßnahmen zu überzeugen: “Durch die Maske bekommen Sie Sauerstoff, das wird Ihnen helfen, aber dafür müssen Sie die Maske auflassen!” 

Das ist doch so, oder?

Um diese Frage zu beantworten müssen wir zu den Basics zurück. 

Atemminutenvolumen (AMV) 

Das AMV beschreibt das Volumen an Atemluft, das pro Minute inspiriert und exspiriert wird. 

Atemminutenvolumen (AMV) = Atemzugvolumen × Atemfrequenz 

Ein Mensch im Normalzustand wird ein AMV von 6-7 Litern pro Minute haben. Ein Mensch, der oder die respiratorisch dekompensiert, wird schneller und tiefer atmen, und damit kann sich das AMV schnell verdoppeln oder gar verdreifachen. 

In der Realität kommt der FiO2 einer Sauerstoffmaske mit Reservoir bei 15L O2/min nicht an die 100 % FiO2 ran, die oft in Lehrbüchern propagiert wird. Durch das Ansammeln und wieder-Einatmen von nicht herausgewaschenem CO2 in der Maske, dem Naso- und Hypopharynx, liegt der FiO2 eher bei 60 %. Mit dem Hintergrundwissen, dass sich nicht herausgewaschenes CO2 in der Maske ansammeln kann, sollte eine Sauerstoffmaske mit Reservoir niemals auf einem Fluss unterhalb des AMV laufen.

Kommen wir zurück zu unserem Anfangsbeispiel: unsere Patientin hat eine Atemfrequenz von 30/min bei einem Atemzugvolumen von 600 ml und einem Inspiration:Exspirations Verhältnis von 1:1.  Somit würden wir zu einem AMV von 18 L/min (AMV= 0.6L x 30) kommen. Jedoch muss zusätzlich berücksichtig werden, dass bei einem I:E Verhältnis von 1:1 jeweils 30 Sekunden pro minute für die Inspiration und auch nochmals 30 Sekunden für die Exspiration benötigt werden. Somit würden wir zu einem theoretischem Sauerstoffflowbedarf von 36L/min kommen. Diese benötigte Sauerstoffversorgung können wir mit einer Sauerstoffmaske mit Reservoir alleine nicht bedienen. Und damit hat unsere Patientin Recht, wenn sie sagt, dass sie nicht ausreichend Luft bekommt.

 

Wie erreicht man nun eine ausreichende Sauerstoffversorgung?

 

OOPS – Oxygen On, Pull the mandible forward, and Sit the patient up

Als initiales Manöver für den akut dyspnoischen Patienten empfiehlt Richard Levitan:

  • Oxygen On: Den Sauerstoffflow über die Nasenbrille auf 15L/min stellen. Dieser Sauerstofflow kann zusätzlich den weicher Gaumen von der hinteren Rachenwand separieren. Der Nasopahrynx wird so passiv mit Sauerstoff gefüllt und bildet ein natürliches Sauerstoffreservoir.
  • Pull the mandible forward: Esmarch-Griff um den Hypopharynx zu öffnen.
  • Sit the patient up: Nicht ohne Grund wird die Flachlagerung beim Atemwegsmanagment auch etwas ironisch als “COFFIN-Position” (zu deutsch: Sarg-Position) bezeichnet. Durch eine Hochlagerung des Oberkörpers wird der abdominelle Gegendruck genommen, das Zwerchfell steht tiefer und es besteht mehr Raum für die Lunge. Zudem werden weniger Regurgitationen berichtet. 

Zusätzlich kann der FiO2 einer Sauerstoffmaske mit Reservoir durch einen einfachen Trick erhöht werden. Eine Sauerstoffmaske mit Reservoir sowie eine Sauerstoffbrille werden gleichzeitig kombiniert. Dabei ist auf einen dichten Sitz der Sauerstoffmaske mit Reservoir zu achten. Während die Sauerstoffmaske mit Reservoir auf dem höchstmöglichen Flow laufen sollte, kann die Sauerstoffbrille mit 4L/min gestartet werden und nach und nach hocheskaliert werden. Flüsse von 15L/min sind bei nicht sedierten Patient*innen zwar unkomfortabel, jedoch problemlos für eine kurze Zeit möglich. Wer eine Sauerstoffbrille mit 15L/min zur Präoxygenierung und passiven Oxygenierung während einer RSI/DSI nutzt, darf das ganze unter dem Akronym “NO DESAT” aka “Nasal Oxygen During Efforts Securing A Tube” machen. Alternativ wäre auch die Verwendung eines Nasal-High-Flows möglich, diese erlauben einen Flow von bis zu 60L/min, sind jedoch insbesondere im präklinischen Setting kaum bis garnicht verfügbar.

Hier kommen wir bereits zum nächsten Vorteil einer Sauerstoffbrille. Durch einen normalen Beatmungsbeutel findet keine passive Oxygenierung statt, wenn der Beutel bei einem apnoischen Patienten nicht zusammengedrückt wird. So bietet sich die Kombination einer Sauerstoffbrille mit einem Flow von 15L/min unter der Beatmungsmaske an. Wer jetzt noch ein PEEP Ventil an den Beatmungsbeutel anschließt, hat bei einer dicht sitzenden Maske – et voilà – ein CPAP Gerät gebaut. Mehr dazu gibt es in diesem Video bei EMCrit.

Weitere Literatur: 

NOT-SO-BASIC-AIRWAYS – Andrew Merelman, Richard Levitan

https://www.jems.com/2018/04/01/a-modern-approach-to-basic-airway-management/ 

Brindley, P. G., Beed, M., Law, J. A., Hung, O., Levitan, R., Murphy, M. F., & Duggan, L. V. (2017). Airway management outside the operating room: How to better prepare. Canadian Journal of Anesthesia/Journal Canadien D’anesthésie, 64(5), 530-539. doi:10.1007/s12630-017-0834-z 

Vortrag Richard Levitan @ The Big Sick 2018 in Zermatt

Strategies for Maximizing O2 Delivery

https://static1.squarespace.com/static/5a9dad7350a54f1b1c25522c/t/5aabca7f758d4626d0e149c8/1521207936103/Strategies-for-Maximizing-O2-Delivery.pdf 

Titelbild: Gray, H. (1918). Anatomy of the Human Body (Fig. 962).

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8 Kommentare

  1. Die Einführung des „theoretischem AMV von 36L/min“ finde ich dahingehend interessant, dass das AMV wie im Text beschrieben, klar definiert ist (AMV = AZV * AF).

    Liege ich richtig mit der Interpretation dieses Konstrukts, dass aufgezeigt werden will, dass ein FLOW von 16 Litern in 30 Sekunden (die Inspirationszeit), also rechnerisch 32 L/min benötigt werden würde?

    1. Hallo Manuel, genau! Dies hatte ich etwas blöd formuliert, ist mittlerweile auf „Sauerstoffflowbedarf“ geändert. Danke für Deinen Kommentar und viele Grüße, Luca

  2. Danke für den interessanten Beitrag. Ich möchte hier nur auf eine Sache eingehen, und den Rest des Beitrags nicht kommentieren. Zunächst ein Zitat aus dem Beitrag:

    „unsere Patientin hat eine Atemfrequenz von 30/min bei einem Atemzugvolumen von 600 ml und einem Inspiration:Exspirations Verhältnis von 1:1. Somit würden wir zu einem AMV von 18 L/min (AMV= 0.6L x 30) kommen. Jedoch muss zusätzlich berücksichtig werden, dass bei einem I:E Verhältnis von 1:1 jeweils 30 Sekunden pro minute für die Inspiration und auch nochmals 30 Sekunden für die Exspiration benötigt werden. Somit würden wir zu einem theoretischem AMV von 36L/min kommen.“

    Mal abgesehen davon, dass ich die These, dass die ältere Dame in Verbindung mit dieser Atemfrequenz ein Tidalvolumen von 600 ml aufbringen kann, für gewagt erachte, halte ich die oben zitierte Schlussfolgerung aus atemphysiologischer Sicht für falsch. Das Atemminutenvolumen ergibt sich, wie schon richtig dargestellt, aus dem Tidalvolumen x Atemfrequenz. Für diese Berechnung ist es völlig unerheblich, wie das Verhältnis von Inspiration : Exspiration ist. Das, was der Patient innerhalb 1 Minute ein- (und aus)atmet, ist sein AMV. Ob das I : E – Verhältnis 1:1 oder 1:3 ist, ändert nichts an der Berechnung. Wie jetzt allerdings aus einem I : E – Verhältnis von 1:1 gefolgert wird, dass die Patientin ja theoretisch ein Atemminutenvolumen von 36 l/min hat oder haben sollte (?), ist mir rätselhaft. Hier würde ich mich über eine Erklärung freuen, die zum Verständnis beiträgt.

    Ich vermag auch nicht zu erkennen, inwieweit diese Berechnung einen Ansatz dafür liefert, wie das hier nicht näher erklärte Problem der Patienten (Lungenödem? Exazerbierte COPD? Hypoperfusion bei pneumogener Sepsis? Etc.) adressiert werden soll.

    1. Hallo Stephan, dies hatte ich Initial etwas blöd ausgedrückt, richtig ist die Beziehung „Sauerstoffflowbedarf“. Dies ist mittlerweile auch geändert. Danke für den Hinweis! Hier sei auch nochmals auf die Originalpublikation zu verweisen aus der wir das Beispiel haben: Doi:10.1007/s12630-017-0834-z unter dem Punkt „P: pre-oxygenate, position.“ Viele Grüße und Danke für deinen Kommentar! Luca

      1. Okay, danke für die Rückmeldung. Nun verstehe ich besser, wie das gemeint war. Ich gebe allerdings zu bedenken, dass bei Verwendung einer Maske mit Reservoir der Sauerstoff in der Zeitspanne, wo die Patientin ausatmet, kontinuierlich weiterströmt und in das Reservoir geleitet wird. Genau das ist ja der Zweck des Reservoirs. Soll heißen: der Sauerstoff geht ja nicht „verloren“ und von daher würde ich meinen, dass der hier postulierte „theoretische Flow“ von 32 l/min unnötig ist. Viele Grüße

        1. Hallo Stephan,

          ich bin auch noch nicht vollständig überzeugt und versuche mir mit den vorliegenden Quellen die Idee nachvollziehbarer zu machen. Wenn ich es jetzt richtig erfasst habe kommt der Sauerstoffflowbedarf von 36l/min ja aus der Notwendigkeit, dass der Reservoirbeutel innerhalb der Ausatmungszeit wieder mit dem Tidalvolumen gefüllt wird.
          Rechnerisch also wie folgt:

          Zu Beginn haben wir 1150ml O2 im Reservoirbeutel (Beispiel einer Standard-Erwachsenen-Maske) und bei einer Atemfrequenz von 30/min hätten wir für Ein-und Ausatmen je 1 Sekunde. Bei einem Sauerstoff-Flow von 15l/min (Standardmäßig höchste Einstellung am Ventil) hätten wir einen Flow von 250ml/Sekunde (15000ml/60Sekunden).

          Mein erster Gedanke war:

          Zeitpunkt 0: 1150ml (Vorbefüllung, nach vollem Beutel wird der Patientin die Maske aufgesetzt)
          Nach Sekunde 1 (Einatmen): 1150ml – 600ml = 550ml im Reservoir
          Nach Sekunde 2 (Ausatmen): 550ml + 250ml = 800ml im Reservoir
          Nach Sekunde 3 (Einatmen): 800ml – 600ml = 200ml im Reservoir
          Nach Sekunde 4 (Ausatmen): 200ml + 250ml = 550ml im Reservoir
          Nach Sekunde 4 (Einatmen): 550ml – 600ml = -50ml, hier wäre dann nicht mehr genug vorhanden.

          Mein zweiter Gedanke beinhaltet aber auch die Füllung während der Sekunde beim Einatmen. Daraus würde sich eine andere Rechnung ergeben:

          Zeitpunkt 0: 1150ml (Vorbefüllung, nach vollem Beutel wird der Patientin die Maske aufgesetzt)
          Nach Sekunde 1 (Einatmen): 1150ml – 600ml + 250ml = 800ml im Reservoir
          Nach Sekunde 2 (Ausatmen): 800ml + 250ml = 1050ml im Reservoir
          Nach Sekunde 3 (Einatmen): 1050ml – 600ml + 250ml = 700ml im Reservoir
          Nach Sekunde 4 (Ausatmen): 700ml + 250ml = 950ml im Reservoir

          für n = ein Ein-und Ausatmen

          reservoir-rest von n = inital-Reservoir – n * 600ml + n*2*250ml

          Das würde bedeuten, dass wir mit jedem Ein-Ausatmen 100ml zu wenig ins Reservoir bekommen und der Beutel wäre nach 11,5 Atemzügen (0 Punkt der Gleichung) leer.

          Bei einem Flow von 36l/min wäre das nicht der Fall, allerdings bräuchten wir auch pro Ein-und Ausatmen nur einen Flow von 600ml, also 300ml/Sekunde, was einem Minutenflow von 18l/min entspricht. Die 36l/min wären also nur notwendig, wenn während des Einatmens kein O2 in den Beutel nachströmen würde.

          Oder habe ich einen Denkfehler?

  3. Danke für den interessanten Denkanstoß! In der Theorie klingt das für mich schlüssig. Allerdings stelle ich mir die Frage, inwieweit man in der Praxis einfach nur auf die Füllung des Sauerstoffreservoirs achten muss. Sollte die Patientin nicht objektiv genug Sauerstoff/Luft bekommen, solange das Reservoir gefüllt ist? Ist vlt.. doch die Problematik des subjektiven Luftmangels mit dem verbundenen Beklemmungsgefühl durch die Maske entschiedener?

  4. Danke für den interessanten Denkanstoß! Der Theorie kann ich folgen, mir fehlt hier aber der Blick auf das Sauerstoffreservoir in der Praxis. Sollte die Patientin nicht objektiv genug Luft/Sauerstoff zur Verfügung haben, solange das Reservoir der Maske gefüllt ist? Ist dann vlt. der subjektive Luftmangel und das Beklemmungsgefühl durch die Maske im Gesicht das eigentliche Problem?

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