Bisher haben wir uns mit CPAP-Geräten beschäftigt, die nur ein einziges Therapiedruckniveau bereitstellen. Bei diesen Geräten kommt es insbesondere darauf an, dass dieser Druck auch stabil bleibt. Das ist bei näherer Betrachtung gar nicht so einfach zu realisieren, denn Druckschwankungen in der Maske beruhen auf sehr vielen verschiedenen Ursachen und es bedarf deshalb auch sehr vielfältiger Maßnahmen zu deren Beseitigung. Zusammenfassend soll noch einmal kurz auf die Problematik eingegangen werden.

Druckschwankungen in der Weise, dass der Therapiedruck einbricht, wenn das Gerät Atemluft liefern muss und dass der Therapiedruck ansteigt, wenn die Lunge während der Ausatmung zusätzliche Luftmengen in die Maske einbringt und diese Luft einfach nicht schnell genug abtransportiert werden kann, sind ein Zeichen für eine geringe Leistungsfähigkeit des Gerätes. Die pneumatische Leistungsfähigkeit eines CPAP ist mit dem Begriff innerer Widerstand umfassend beschrieben. Beim Atmen im Freien ist unseren natürlichen Atemwegen kein Widerstand vorgeschaltet, es sei denn, wir sind Taucher und atmen über einen Schnorchel. Doch ein CPAP-Patient wird nicht von der freien Atmosphäre versorgt, sondern von einem technischen Gerät und dieses limitiert die Luftversorgung je nach seiner Qualität und Leistung. Der innere Strömungswiderstand eines CPAP ist meist komplex. Das bedeutet, er ist nicht nur von der Enge aller durchströmten Kanäle vom Frischlufteingang bis in die Maske abhängig, sondern auch von der Dynamik oder Reaktionsgeschwindigkeit der eingesetzten Turbine. Mit steigender Atemfrequenz kann der innere Strömungswiderstand deshalb auch immer größer werden. Leider sind Patienten kaum in der Lage, die pneumatische Leistungsfähigkeit eines CPAP im Vorfeld beurteilen zu können. In den Gerätepapieren muss jedoch der Druckvolumenverlauf dokumentiert sein. Ein Anhaltspunkt für ein leistungsstarkes Gerät ist eine möglichst kleine Druckvarianz bei allen Testfrequenzen.

Die Druckstabilität ist noch von weiteren Faktoren abhängig. Die Temperatur im Geräteinnern spielt dabei die größte Rolle. Jeder Drucksensor besitzt einen Temperatureffekt, der zu Messfehlern in der Druckanzeige führt, was vom Patienten nicht erkannt wird. Aber auch Alterungseffekte spielen eine nicht zu unterschätzende Rolle, weshalb die Geräte von Zeit zu Zeit gewartet werden müssen.

Aber was war der Ausgangspunkt, wieso war Bi-Level notwendig?

Die Therapie mit CPAP-Geräten mit konstantem Druck hatte sich bewährt, aber die Erfahrung zeigte, dass der Druckbedarf bei den Patienten sehr unterschiedlich war. Ganz allgemein gesagt, wird ja der Druck im Schlaflabor so weit erhöht, bis die aufgetretenen obstruktiven Apnoen entsprechend der Vorgabe (Leitlinien) minimiert werden konnten. Man kann keinem Patienten ansehen, welchen Druck er benötigt, da hilft auch kaum entsprechende Erfahrung. Aber es gibt Patienten, die bis ca. 18 Hektopascal (hPa) und mehr benötigen würden. Dies wird aber natürlich schwerer toleriert und die Compliance leidet. Nun kann sich grundsätzlich jeder Betroffene glücklich schätzen, wenn der von ihm benötigte Druck relativ gering ist. Das Schlaflabor versucht ja den Druck nur so hoch einzustellen, wie es therapeutisch nötig ist. Zwar hat es damals auch Einzelmeinungen gegeben, mehr helfe mehr, aber diese Zeiten sind überwunden.

Jetzt wird versucht, Therapie und verbleibende Lebensqualität in Einklang zu bringen, es muss nicht das letzte „Apnoechen" eliminiert werden, dies sehen auch die Leitlinien nicht vor.

Man muss auch sehen, dass man zu dieser Zeit noch ca. alle zwei Jahre im Schlaflabor kontrolliert wurde, um die Qualität der Therapie sicherzustellen.

Also konnte man eventuelle Probleme abfangen und ggf. die Therapie weiter optimieren, es galt auch hier Erfahrungen zu sammeln.

Wenn also hohe CPAP-Drücke nicht toleriert werden (können), nicht effizient sind oder wegen befürchteter unerwünschter Wirkungen auf den Kreislauf durch hohe intrathorakale Druckschwankungen (führen auch zu Belastungen des Herzens) nicht eingesetzt werden sollen, kann alternativ eine Bi-Level-Druckbeatmung gewählt werden. Das Bi-Level-Therapiegerät ist – vereinfacht gesagt – in der Lage, an der Atmungskurve des Patienten die Verhältnisse der individuellen Atmung zu erkennen und danach zwischen Einatmung und Ausatmung zu unterscheiden, so dass dann unterschiedliche Drücke und der Zeitablauf für Einatmung und Ausatmung festgelegt werden können.

Wenn ein Patient einen etwas höheren Druck benötigte, sagen wir mal zwölf Hektopascal, dann musste er beim Einsatz eines reinen CPAP-Gerätes mit konstantem Druck natürlich auch gegen diesen Druck ausatmen. Da fiel das Ausatmen schon schwerer, die Lunge war kaum komplett zu entlüften. Und – ich kann verständlicherweise nur das wieder einatmen, was ich vorher volumenmäßig ausgeatmet habe. In der Folge wird die Lunge nicht gut durchspült, die Sauerstoffaufnahme verschlechtert sich dadurch natürlich. Gerade das gilt es zu vermeiden, es wird daher oft zu flach geatmet. Auch das richtige Atmen will hier wieder gelernt sein (siehe Atemschule von Prof. Dr. Jürgen Zulley).

Ich möchte hier nicht weiter auf die medizinischen Konsequenzen eingehen, dies soll ja eine technische Betrachtung werden, aber hier galt es doch, neue Lösungen für diese Patientengruppe zu suchen.

Diese neue Lösung hieß Bi-Level-Therapiegerät.

Hier bot man einen höheren Druck zur Einatmung (IPAP) an und senkte ihn zur Ausatmung (EPAP) wieder ab – bis man bei der erneuten Einatmung den Druck wieder erhöhte.

Eigentlich eine einfache Lösung des Problems – aber wir werden sehen, was alles zu beachten ist.

Viele CPAP-Geräte sind heute auf einem technisch so hohen Stand, dass mit ihnen bei den meisten Patienten eine optimale Therapie möglich ist. Doch es gibt eine recht große Anzahl von Patienten, die mit einem CPAP nicht erfolgreich therapierbar sind. Meist sind es Patienten, die einen zu hohen Therapiedruck benötigen. Aber auch Patienten mit bestimmten Erkrankungen können oft nur mit Geräten therapiert werden, die über spezielle Drucksteuerungsfunktionen verfügen. Wir kommen hier in die Gruppe der Bi-Level-Geräte.

Das nachfolgende Vergleichsdiagramm zeigt nochmals prinzipiell kurz den Gegensatz zu den geregelten CPAP-Geräten, man erkennt, dass bei Bi-Level zwei verschiedene Drücke vorliegen. Ein höherer Druck beim Einatmen, ein niedrigerer beim Ausatmen.

Wie bereits dargelegt, arbeitet das Bi-Level-Therapiegerät mit zwei frei definierbaren Druckeinstellungen bei Einatmung und bei Ausatmung. Der Druck ist generell bei Einatmung höher eingestellt, er würde im Wesentlichen der Notwendigkeit der Druckeinstellung bei einem CPAP-Gerät mit konstantem Druck entsprechen, der ja die obstruktiven Apnoen verhindern bzw. vermindern soll.

Einfache Bi-Level-Geräte verfügen nur über einen sogenannten S-Modus (Spontan-Modus). Doch unter bestimmten Voraussetzungen wird der Arzt das etwas kompliziertere ST-Gerät (Spontan-Time-Gerät) verordnen müssen. Bi-Level-ST-Geräte bilden bereits eine Übergangstechnologie zu Langzeitbeatmungsgeräten.

Eine relativ junge Gerätekategorie sind Flex-Geräte und es gibt bereits sehr viele Varianten an Flex-Technologien mit unterschiedlichen Namen und unterschiedlichen Funktionen. Für alle gemeinsam gilt jedoch, dass es sich dabei um Komfortfunktionen handelt, die kaum dazu taugen, die Therapie entscheidend zu verbessern. Komfortfunktionen erhöhen jedoch die Akzeptanz der Therapie.

Es existiert allerdings eine Patientengruppe mit einem Krankheitsbild, welches genau zwischen CPAP- und Bi-Level-Patient liegt. Diese Patienten können sehr erfolgreich mit einem CPAP mit Flex-Modus optimal versorgt werden, was für die Kostenträger billiger und für den Patienten sogar angenehmer ist. Deshalb wird sich dieser Beitrag auch mit dem Flex-Modus auseinandersetzen. Entsprechende Flex-Geräte werden manchmal nicht zu Unrecht als „kleines Bi-Level" bezeichnet.

Das Grundprinzip aller Bi-Level-Geräte besteht darin, dass der Therapiedruck während der Einatmung auf den hohen IPAP-Wert erhöht und während der Ausatmung wieder auf den kleineren EPAP-Wert abgesenkt wird. Es existieren also zwei Druckniveaus, eines für die Inspiration und ein anderes für die Exspiration, was dem Verfahren Bi-Level – „zwei Höhen" – seinen Namen gegeben hat. Diagramm 1 zeigt rein schematisch den Verlauf des Therapiedrucks bei einem Bi-Level-Gerät. Mit Beginn der Einatmung springt der Therapiedruck auf den IPAP. Er springt auf den EPAP, wenn die Einatmung endet und die Ausatmung beginnt. Diese Druckumschaltungen werden von einem sogenannten Atemtrigger ausgelöst. Mit der Triggerfunktion werden wir uns später noch genauer beschäftigen. An dieser Stelle sei nur bemerkt, dass der Atemtrigger entscheidend ist für die Akzeptanz eines Bi-Level-Gerätes. Wenn der Trigger nicht exakt schaltet, kann kein Patient ordentlich atmen.

So rechteckig wie in Diagramm 1 erfolgen die Druckumschaltungen natürlich auch nicht. Das würde niemand aushalten. Die Druckübergangsflanken sind immer etwas abgeschrägt und abgerundet. Höherwertige Geräte besitzen sogar Einstellmöglichkeiten, mit denen man den Druckübergang individuell auf das beste Empfinden einstellen kann.

Man kann sich leicht vorstellen, dass ein schlagartig ansteigender Druck unwillkürlich zum schlagartigen Flowanstieg führt, bevor die Atemmuskulatur überhaupt reagiert. So ein Luftschwall unter Druck ist unangenehm. Noch unangenehmer ist ein plötzlicher Druckabfall am Ende der Einatmung. Die gerade eingeatmete Luft würde schlagartig wieder entweichen wollen, wodurch einige Lungenbezirke kurzzeitig kollabieren könnten. Man bezeichnet das als Airtrap (Luftfalle). Ein gesteuerter Druckanstieg oder Druckabfall ist also bei der Anwendung von Bi-Level-Geräten eine sehr wichtige Voraussetzung.

Trotzdem ist immer noch nicht genügend erklärt, warum eigentlich die Bi-Level-Funktion mit den zwei Druckniveaus überhaupt erforderlich ist und warum man nicht überall nur CPAP-Geräte einsetzen kann. Dazu betrachten wir erst einmal den Lungenparameter „Compliance", diesen Begriff gibt es also auch hier, aber mit spezieller Bedeutung.

Die Compliance der Lunge

Der Begriff kennzeichnet die Dehnbarkeit oder Elastizität der Lunge. Es gibt noch eine andere Bedeutung des Wortes Compliance und das ist die Bereitschaft eines Patienten, eine vom Arzt angeordnete Therapie zu befolgen. Man muss das Wort deshalb im Kontext sehen und hier ist momentan der physikalische Begriff Compliance für Dehnbarkeit oder auch Kapazität gemeint. Das Dumme an der Compliance der Lunge ist, dass sie mit größer werdender Lungenfüllung immer kleiner wird. Das Atmen wird also immer kraftraubender, je mehr die Lunge schon gefüllt ist. Das ist wie bei einem Gummiband. Wenn ich dieses eine bestimmte Strecke von, sagen wir mal fünf Zentimeter, ausziehe und wieder entspanne, dann geht das im fast entspannten Zustand am leichtesten. Wenn ich das Gummi dann ein Stück ausziehe und lasse es in diesem Bereich um fünf Zentimeter arbeiten, dann geht das schon schwerer. Ist das Gummiband gar bis zum Anschlag gedehnt, dann kann ich es nicht weiter ausdehnen. Es würde reißen, weil seine Dehnbarkeit (Compliance) an dieser Stelle zu Null geworden ist. Ähnlich wie bei einem Gummiband geht die Compliance der Lunge mit zunehmender Füllung bis auf Null zurück.

Wenn also ein Patient mit zwölf Hektopascal Druck therapiert werden muss, dann ist seine Lungencompliance schon merklich kleiner geworden. In diesem Zustand wird seine Atemmuskulatur eine sehr viel größere Kraftanstrengung aufbringen müssen, um ein bestimmtes Luftvolumen pumpen zu können, als das bei einem Therapiedruck von nur sechs Hektopascal oder gar ohne Gerät der Fall wäre. Ein hoher Therapiedruck bewirkt also eine stehende Vorfüllung und eine stehende Vorspannung der Lunge. Die Vorspannung bewirkt eine Gegenkraft, die einer weiteren Lungenfüllung entgegen wirkt. Das Atmen erfordert mehr Kraft. Die Vorfüllung hat außerdem zur Folge, dass die Lunge mit jedem Hektopascal Druck effektiv kleiner wird, denn der Basistherapiedruck, der EPAP alleine, befördert bereits ein gewisses bleibendes Luftvolumen in die Lunge, das dort für die Dauer der Therapie verbleibt. Dieses in Anspruch genommene Lungenvolumen steht für eine Atmung nicht mehr zur Verfügung und das verbliebene restliche Volumen kann wegen der kleiner gewordenen Compliance bzw. erhöhter Gegenspannung nur noch mit größerer Kraftanstrengung geatmet werden.

Ein CPAP-Patient hätte damit bei Drücken über zwölf Hektopascal ein heftiges Problem. Bi-Level-Geräte entlasten jedoch die Atemmuskulatur, indem sie den Inspirationsdruck anheben. Auf diese Weise wird der gestiegene Gegendruck aus der vorgespannten Lunge mit einem erhöhten Druck aus dem Bi-Level-Gerät überwunden. Nachteilig ist dabei nur, dass die Druckerhöhung, die von einem Trigger ausgelöst wird, einen vorprogrammierten Verlauf nimmt. Doch das ist der Stand der heute verfügbaren Technik. Besser wären andere Steuerungen, die den Druck nicht nach einem vorprogrammierten Zeitplan, sondern proportional mit steigender Lungenfüllung hochfahren. Derartige Geräte wurden schon im Labor gebaut und bekamen gute Kritiken. Es gibt sie derzeit nicht auf dem Bi-Level-Markt.

Nun ist natürlich die Frage, ab welchem notwendigen Druck sollte ein Bi-Level-Gerät eingesetzt werden? Der Druck war hier die wichtigste Orientierungsgröße, aber wir haben ja schon gesehen beileibe nicht die einzige Orientierungsgröße.

Bi-Level-Geräte werden (wurden) in der Regel ab zehn Hektopascal eingesetzt, aber keine Regel ohne Ausnahme bzw. andere Notwendigkeiten und Meinungen. Die Selbsthilfeorganisationen haben schon oft gefordert, diese maximale Grenze einzuhalten, also spätestens ab zehn Hektopascal Bi-Level zu verordnen, diese sogar bei ca. acht Hektopascal in Betracht zu ziehen. Nun steht immer die Frage, was macht man wie – und warum?

Der Trigger

Wie bereits erwähnt, ist der Trigger maßgebend für die therapeutische Tauglichkeit eines Bi-Level-Gerätes. Das ursprüngliche Problem des Bi-Level-Gerätes sind Fehlauslösungen oder sogenannte „hängende" Trigger, die also überhaupt nicht auslösen. Damit ein Trigger zur rechten Zeit auslösen kann, muss es einen Parameter geben, der auswertbar ist. Die ersten Geräte waren noch recht primitiv aufgebaut und hatten einen erhöhten inneren Strömungswiderstand. Dadurch fiel der Druck in der Maske gut erkennbar ab, wenn der Patient anfing einzuatmen. Die Steuerung registrierte diesen Druckabfall und startete den Druckanstieg über eine Ventilmechanik. Wenn der Patient dann ausatmen wollte, ging das nur durch erneute Anstrengung, wodurch sich der Maskendruck erhöhte, was nach Erkennung durch die Gerätesteuerung zum Abregeln des Druckes führte. Diese sogenannten Drucktrigger erforderten jede Menge Anstrengung durch den Patienten. Man kann sie heute unmöglich noch anbieten. Damals hat sich der Begriff Triggerarbeit gebildet, weil es richtig Atemarbeit verlangte, den Trigger zum Auslösen zu bewegen.

Die technische Entwicklung ging jedoch weiter zum Flowtrigger. Diese Triggergeneration wurde nötig, als der Geräteinnenwiderstand gesenkt werden konnte. Dem Drucktrigger wurde damit seine Existenzgrundlage entzogen. Flowtrigger lösen den IPAP aus, wenn ein bestimmter Inspirationsflow zustande gekommen ist. Der EPAP wird ausgelöst, wenn der Flow nur noch einen prozentual kleinen Anteil vom zuvor erfassten inspirativen Peakflow besitzt, z. B. 14 Prozent vom maximalen Flow, der seit der letzten Druckumschaltung gemessen wurde. Der Flowtrigger löste viele Probleme bei der Umschaltung vom hohen zum niedrigeren Druck. Er hatte jedoch Probleme beim Auslösen des IPAP. In diesem Moment ist die Lunge gerade entleert und die Atemwege sind offen. Das schlagende Herz produziert jedoch Luftwellen, die sich bis in den Atemschlauch fortsetzen und den Trigger vorzeitig auslösen können. Wird der Trigger unempfindlicher eingestellt, dann musste man schon richtig gut einatmen, um den Druckanstieg über den Trigger auszulösen.

Dieses Problem wurde mit dem Volumentrigger überwunden. Dieser löst den IPAP aus, wenn ein bestimmtes inspiratives Luftvolumen erfasst wurde. Da die vom Herzschlag erzeugten Luftwellen hin und her schwingen, also positiv und negativ sind, heben sie sich auf und das produzierte Volumen ist am Ende null. Somit kann das nur in einer Richtung fließende inspirative Volumen den Triggerimpuls sicher auslösen.

Ein Volumentrigger zum Auslösen des IPAP und ein Flowtrigger zum Auslösen des EPAP ist heute üblicher Stand der Technik. Dieser erfordert so gut wie keinen Kraftaufwand und die Triggerarbeit ist nahezu null.

Die Funktion des Atemtriggers hat bereits die Funktion des S-Modus hinreichend erklärt. Die Spontanatmung, also der unbewusst ablaufende Wechsel zwischen Einatmung und Ausatmung steuert den Trigger und der Trigger löst als Schalter Druckwechselvorgänge aus, die zum Erreichen des IPAP (oberes Druckniveau) und des EPAP (unteres Druckniveau) führen.

Bei Patienten, die einen recht hohen Therapiedruck benötigen, besteht allerdings die Neigung zu zentralen Apnoen. Im Gegensatz zu einer obstruktiven Apnoe, die durch einen mechanischen Verschluss der oberen Atemwege gekennzeichnet ist, beruht eine zentrale Apnoe auf einem Ausbleiben des Atemantriebs aus dem Gehirn. Das Gehirn als Zentralnervensystem gibt dieser zentralen Apnoe seinen Namen. Zentrale Apnoen können auch periodisch auftreten, als Folge eines nicht stabilen Atemregulationszentrums oder auch als Folge einer Herzerkrankung. Das Letztere wird als Cheyne-Stokes-Atmung bezeichnet, nach dem Namen der Ärzte, die diese Zusammenhänge erkannt hatten.

ST-Geräte schalten immer dann, wenn der spontane Atemantrieb für eine einstellbare Zeit im Sekundenbereich ausbleibt in den T-Modus. In diesem Time-Modus führt das Gerät eine künstliche Beatmung mit vorher durch den Arzt einstellbaren Werten durch. Sobald das Gerät wieder Spontanatmung erkennt, schaltet es in den S-Modus zurück und die Druckwechsel werden wieder vom Trigger ausgelöst. ST-Geräte sind auch dazu geeignet eine Cheyne-Stokes-Atmung zu therapieren, indem sie gleich zu Beginn einer zentralen Apnoe den Atemantrieb wieder initialisieren und so die Atmung normalisieren. Doch für herzkranke Patienten mit einer Cheyne-Stokes-Atmung gibt es auch ganz spezielle CS-Geräte.

Man erkennt, durch eine kombinierte Auswertung mehrer Ereignisse im Atemgeschehen ist es heute möglich, eine sichere Unterscheidung zwischen obstruktiven und zentralen Ereignissen zu gewährleisten. Dies ist z. B. erforderlich, da auf obstruktive Ereignisse mit Druckerhöhung reagiert werden muss, aber bei zentralen Ereignissen eine Druckabsenkung zu erfolgen hat.

Sie sehen aber auch, allein schon die richtige Geräteauswahl, die entsprechende Einstellung erfordert Wissen und Zeit. Die meisten Geräte bieten mehrere Modi und damit vielfältige Möglichkeiten. Diese intelligenten Methoden der Druckanpassung ermöglichen eine für den Patienten komfortable und schonende Therapie. Dies passt aber alles das Schlaflabor an bzw. ggf. ist die Voreinstellung der Geräte schon so eingerichtet. Verständlich ist auch, dass dann teilweise Bi-Level-Therapiegeräte mit ST-Modus eingesetzt werden, die mit geringem Druck arbeiten (z.B. fünf bis sechs Hektopascal) , da sie vorwiegend zentrale Apnoen verhindern müssen. Man kann also so auf die speziellen Atemverhältnisse der Patienten eingehen.

Nun, auch über die in Bezug auf die weitere Entwicklung „relativ" einfach erscheinenden Bi-Level-Geräte lässt sich vieles sagen. Grundsätzlich bin ich der Meinung, dass die Einführung des Flex-Modus einer der entscheidenden Fortschritte bei den Therapiegeräten war. Beim Test des ersten Gerätes war ich begeistert. Schon das normale CPAP-Gerät mit konstantem Druck hat uns ja wieder Lebensqualität gebracht. Aber warum sollte es nicht besser gehen, das Bi-Level-Gerät war auch nur ein notwendiger Fortschritt.

Die Firma Respironics brachte diese Innovation unter der Bezeichnung C-Flex als erste auf den Markt und hatte damit großen Erfolg. Die meisten CPAP-Patienten hatten nämlich Schwierigkeiten, gegen einen hohen CPAP-Druck auszuatmen. C-Flex war dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät den Therapiedruck zu Beginn der Ausatemphase kurzzeitig absenkte. Dadurch konnte die Ausatmung besser starten und am Ende der Ausatemphase war der ursprüngliche Druck wieder hergestellt. Das soll Apnoen in der endexspiratorischen Atemlage, in der die Atemwege am Engsten sind, vermeiden.

Normalerweise sollte das Ausatmen gegen den Therapiedruck kein Problem sein. Man atmet ja auch unter diesem Druck ein und außerdem unterstützt die verkleinerte Lungencompliance das Ausatmen umso besser, je höher der Therapiedruck ist. Der Druck müsste nur immer konstant sein. Wenn der Wetterbericht Hochdruck meldet, hat ja auch niemand Probleme mit dem Ausatmen und wetterbedingte Druckschwankungen sind größer als am CPAP jemals einstellbare Drücke.

Tatsächlich ist das Gefühl einer erschwerten Ausatmung jedoch vorhanden, beruht aber auf anderen Ursachen. Die Turbinen in den früheren geregelten CPAP-Geräten oder heute noch in vielen Fabrikaten sind zu Beginn der Ausatmung immer noch auf zu hoher Drehzahl, die sie im Verlauf der Einatmung angenommen hatten. Sie sind zu diesem Zeitpunkt noch nicht vollständig abgetourt und lieferten genau zu Beginn der Ausatmung einen überhöhten Druck. Außerdem ist der Druck zu Beginn des Einatmens zu klein, weil die Turbine während des Ausatmens regelmäßig zu stark abbremst. Vielen Turbinen fehlt es einfach an der erforderlichen Dynamik oder Reaktionsgeschwindigkeit. So besteht zwischen Beginn der Einatmung und Beginn der Ausatmung immer eine Druckdifferenz, die zu dem besagten Gefühl führt. Die C-Flex-Geräte erschienen vor diesem Hintergrund dann wie ein Segen für die geplagten Patienten, weil sie dieses Problem mit einer speziellen Gerätesteuerung mindern oder beseitigen. Doch schon der Umstieg von einem Gerät mit träger Turbine auf ein Gerät mit dynamischer Turbine ohne Flex-Modus führt zum gleichen Effekt, dass man viel besser ausatmen kann.

Eine andere Firma, die Hoffrichter GmbH, hatte im Jahr 2001 ein Gerät mit der Typenbezeichnung TREND 100 fertiggestellt, das allerdings nur im Ausland vertrieben wurde. Dieses Gerät war mit einer sehr dynamischen Turbine ausgestattet und lieferte deshalb schon einen recht stabilen Therapiedruck. Das Gerät war außerdem in der Lage, den durch den Flow am Schlauch und am optionalen Befeuchter verursachten Verlust an Therapiedruck automatisch zu kompensieren. Das geschah in drei Stufen. In der ersten Stufe wurde der Flow gemessen, in der zweiten Stufe erfolgte eine Berechnung des Druckwertes, der an Schlauch und Befeuchter verloren ging und in der dritten Stufe erhielt die Gerätesteuerung den Befehl, den Therapiedruck stets um den berechneten Verlustdruck zu erhöhen. Das Ganze führte dazu, dass der Druck in der Maske immer schön konstant blieb, ohne dass der Druck in der Maske gemessen werden musste.

Es war jetzt nur ein ganz kleiner Schritt in dieser Druckkompensationstechnik, zusätzlich zu den Strömungswiderständen des Gerätes die Strömungswiderstände des Patienten einzurechnen. Auf diese Weise entstand dann das Verfahren FlexLine der Firma Hoffrichter. Es ist ein Komfortmodus für CPAP-Patienten und ermöglicht eine angenehme Atmung.

Einsatz und Funktion der Bi-Level-Geräte sind vor allem auf die Beherrschung der mit steigendem Atemvolumen kleiner werdenden Compliance gebaut. Flex-Modi gehen dagegen vor allem auf die Beherrschung der Strömungswiderstände im Atemsystem des Menschen. Inzwischen existieren aber auch schon Kombinationen wie zum Beispiel das Bi-Flex-Verfahren von Respironics.

Dieser erste Flex-Modus von Respironics wurde von den Patienten freudig angenommen. Inzwischen findet sich dieser Komfortmodus in unterschiedlicher Bezeichnung und leicht modifizierter Form auch in anderen Geräten. RESMED nennt ihn EPR, Breas E-Adapt und Weinmann nennt ihn softPAP. Das Prinzip ist nahezu gleich und wirdin Diagramm 2 gezeigt. Am Beginn der Einatmung wird der Therapiedruck flowgesteuert abgesenkt. Die Stärke der Absenkung ist in mehreren, meist drei, Stufen individuell wählbar. Die Flowabhängigkeit der Druckabsenkung schwindet jedoch und ist schon vor dem Ende der Ausatmung gar nicht mehr vorhanden. Dann herrscht nur noch der Therapiedruck. Der Zweck besteht darin, den Start der Ausatmung zu erleichtern.

Diagramm 2: C-Flex Modus von Respironics; die flowbasierte Druckabsenkung kann in drei Stufen ( siehe die Farben ) gewählt werden

Dieser ebenfalls von Respironics entwickelte Komfortmodus findet im Bi-Level-Gerät seine Anwendung. Wie Diagramm 3 zeigt, wird durch Bi-Flex sowohl der harte Druckanstieg als auch der plötzliche Druckabfall durch Abrundungen und Abschrägungen der Flanken zwischen IPAP und EPAP entschärft. Das liefert eine weitaus weichere Atmung, die natürlicher und nicht so sehr als maschinengesteuert erscheint. Für die Exspiration wird wieder die C-Flex basierende Druckabsenkung verwendet.

Diagramm 3: Bi-Flex-Modus von Respironics, flowbasierte Druckabsenkung bei der Exspiration wie C-Flex und einstellbarer Druckrückgang zum Ende der Inspiration

Für die Anwendung in Auto-CPAP Geräten hat Respironics einen sogenannten A-Flex-Modus entwickelt. Dieser liefert zusätzlich zur Druckabsenkung nach dem C-Flex-Prinzip eine flowgesteuerte Druckerhöhung während der Inspiration. Jedoch ist diese begrenzt auf zwei Hektopascal. Dieser Modus verbessert den Komfort noch einmal und hat vor allem zur Folge, dass mit weniger Therapiedruck das gleiche Therapieergebnis erreicht werden soll.

C-Flex+ arbeitet ähnlich wie A-Flex, wird jedoch nicht im Auto-CPAP, sondern im normalen CPAP angewendet.

Dieser von Hoffrichter entwickelte Flex-Modus unterscheidet sich von anderen Flex-Varianten durch seine vordergründige Zweckbestimmung, die behindernde Wirkung von Strömungswiderständen in den oberen Atemwegen zu kompensieren. Im Folgenden wird diese Funktion an der Nasenatmung erläutert. Ein CPAP-Patient hat das Problem, dass er nur noch über seine Nase atmen darf. Das ist prinzipiell in Ordnung, denn die Nase hat viele Aufgaben zu erledigen, die für unser Wohlbefinden wichtig sind. Ich möchte nur einige davon nennen.

1. Die Nase filtert die Luft, indem sie Feinstaubteichen daran hindert, in die Lunge zu gelangen.
2. Die Nase ist ein Wärmetauscher, der die Inspirationsluft vorwärmt und dann mit der innen erkalteten Nase die Exspirationsluft wieder zurückkühlt und so unseren Energiehaushalt unterstützt.
3. Die Nase ist ein „Strahltriebwerk", das die Ausatemluft im Strahl weit weg ins Freie beschleunigt und die Einatemluft diffus aus allen Richtungen kommend einsaugt. So ist gesichert, dass wir nicht die gleiche Luft wieder einatmen, die wir gerade ausgeatmet haben.

Damit die Nase das alles kann, ist sie entsprechend ausgerüstet mit Schwellkörpern, die den Durchgang regulieren, mit Schleimhäuten und speziell gestalteten Kanalstrukturen. Sie ist also nicht nur ein Riechorgan, sondern hat auch wichtige physikalische Aufgaben zu erledigen. Und gerade für diese gerade beschriebenen Aufgaben benötigt die Nase eine ganze Menge Energie.

Doch woher kommt die Energie? Ganz einfach, wir atmen durch die Nase und die Energie wird aus der Druckabnahme entnommen, die entsteht, wenn Luft hindurchströmt. Jeder Physiker weiß, dass Energie das Produkt aus Druck und Volumen ist. Weil das selbe Volumen, das in die Nase hineinströmt, auch wieder herauskommt, kann die Energie nur aus Druckabbau bereitgestellt werden. Die Nase reduziert also den Druck, oder anders ausgedrückt, der Druck vor dem Gesicht oder in der Therapiemaske ist bei der Einatmung größer als im Rachen. Bei der Ausatmung gilt dann das Gegenteil und der Druck im Rachen ist dann größer als vor dem Gesicht oder in der Maske.

Der Energiebedarf der Nase ist ganz beträchtlich. Wir merken das schon daran, dass wir auf Dauer nicht so schnell gehen oder nur beträchtlich langsamer laufen können und auch lange Treppen nicht ganz so schnell steigen können, wenn wir uns zwingen nur durch die Nase zu atmen. Wenn wir durch den Mund atmen geht alles viel besser und schneller und der Unterschied liegt in der Energie, die unsere Nase für eine gute Arbeit braucht. In Ruhe ist das nicht ganz so dramatisch, weil wir uns seit Lebensbeginn daran gewöhnt haben. Dramatisch kann das für Patienten werden, deren Nase nicht in Ordnung ist, die eine Scheidewandverkrümmung oder sonstige kleinere oder größere Probleme haben und das nicht einmal wissen. Der Nasendurchgangswiderstand wird in keinem Schlaflabor gemessen und kaum ein CPAP-Patient muss vor der CPAP-Verordnung zum HNO-Arzt. Eigentlich ein Zustand, über den die Verantwortlichen nachdenken sollten.

Weil das so ist, hat die Firma Hoffrichter das FlexLine-Prinzip entwickelt, das dieses Problem entschärft. Wenn die Nase bei der Inspiration Druck verbraucht, dann nimmt sie sich diesen aus dem Therapiedruck mit der Folge, dass dieser Therapiedruck im Rachen, also dort, wo er Obstruktionen oder Flowreduktionen verhindern soll, vermindert ist. Um das zu verhindern, wird der Therapiedruck in der Maske in Abhängigkeit vom Druckverlauf an einem Strömungswiderstand erhöht. Diagramm 4 zeigt das Verhalten. Mit steigendem Inspirationsflow wird der Druck erhöht. Jedoch nicht flowproportional, sondern mit dem Quadrat des Flow, weil das der Kennlinie eines Strömungswiderstandes entspricht. Das ist im Bild an der glockenförmigen Kurvenverzerrung des Flow erkennbar.

Bei der Ausatmung verbraucht die Nase ebenfalls Druck, allerdings in anderer Richtung. Im Rachen entsteht deshalb ein Druck, der sich aus dem bereits überhöhten Maskendruck und dem zusätzlichen Druck für die Nasengänge zusammensetzt. Dieser wesentlich überhöhte Druck baut sich bis zum Ende der Exspiration auf den Maskendruck ab. Da auch hier der quadratische Zusammenhang gilt, nähert sich der Druck aufgrund der Glockenverzerrung schneller dem Basisdruck als der Flow.

Diagramm 4: FlexLine, nicht flowbasierte Druckbeeinflussung, sondern verlustdruckbasierte Steuerung des Therapiedrucks

Wenn also an der Nase Druck verloren geht, der im Rachen wirken soll, dann muss ein CPAP diesen Druck zusätzlich bereitstellen. Dieser liegt dann ständig als Therapiedruck an. FlexLine produziert diesen Zusatzdruck nur dann, wenn er durch Verluste an der Nase auch gebraucht wird. Dadurch kann ein CPAP mit FlexLine den gleichen Therapieerfolg mit etwas vermindertem Basisdruck erbringen.

Die Verbreitung der Flex-Modi zeigt:

Konstanter Maskendruck war früher einmal eine legitime Forderung der Patienten, als der Maskendruck beim Einatmen einbrach und bei der Ausatmung gestiegen ist und es war ein mühsamer Weg, bis nur dieses Ziel der Druckkonstanz erreicht werden konnte. Atmen unter den verschiedenen Flex-Modi geht ein Stück weiter und produziert bei der Inspiration einen Druckanstieg in der Maske und bei der Exspiration einen Druckabfall in der Maske. Systemtheoretisch betrachtet bedeutet dieses, dass der Flex-Modus einen negativen inneren Widerstand produziert. Da negative und positive Widerstände sich aufheben können, sind Flex-Modi und insbesondere A-Flex, C-Flex+ und FlexLine in der Lage, einen positiven Widerstand in den Atemwegen des Menschen durch einen vorgeschalteten negativen Innenwiderstand des Luftlieferanten Atemtherapiegerät ganz oder teilweise zu beseitigen. Das Ergebnis ist ein leichtgängiges Atmen.

Wie läuft aber die Einstellung des Druckes im Schlaflabor meist ab? Nun, zunächst muss man doch wohl als Betroffener selbst einen guten durchschnittlichen Tag für den Besuch im Schlaflabor erwischt haben. Der Tag soll ja repräsentativ sein. Aber was erwischt uns alles, verstopfte Nase, Heuschnupfen, Erkältung, Allergie und mehr – das schlägt auch alles auf die Nase. Bei der Suche nach der individuellen CPAP-Einstellung im Schlaflabor wird der Maskendruck und damit der Druck vor dem Naseneingang optimiert. Dieser Druck ist weitgehend konstant und so groß, dass während des maximalen Inspirationssogs, also in der Phase der größten Kollabierungsgefahr, die Atemwege offen bleiben.

In den übrigen Phasen einer Atemperiode ist der Therapiedruck dann allerdings genauso groß, obwohl dann die Gefahr des Kollabierens der Atemwege wesentlich kleiner ist. Nach diesen einfachen Überlegungen wäre es von Vorteil, wenn der in der Maske einzustellende Druck stets um den Betrag des an der Nase verbrauchten Druckes mitschwankt, die „Nasenverluste" also ersetzt. Und genau das und noch mehr hat man getan.

Sie sehen „Flex" ist nicht gleich „Flex" und wer meint, Therapiegeräte einfach austauschen zu können (Umversorgung), liegt stark daneben und gefährdet eine ordnungsgemäß eingeleitetet Therapie.

Da hier nun eigentlich die Voraussetzungen zum Verständnis der folgenden Diagramme gegeben sein sollte, versuchen Sie bitte, diese selbst zu interpretieren. Es geht mir jedoch eigentlich nur nochmals um das Aufzeigen der verschiedenen Flex-Varianten, die inzwischen möglich sind. Wie bei jedem anderen Therapiegerät hat also jede Firma ihre eigene Version, ihre eigenen Bezeichnung und ihr eigenes Verständnis der Nutzungsmöglichkeiten und des Einsatzvorteils für den Patienten. Mir ist klar, dass diese Artikel immer schwerer lesbar werden, aber ich versuche deshalb, an der Oberfläche zu bleiben und den Nutzen für uns Betroffene herauszuarbeiten.

Quelle: PHILIPS RESPIRONICS

Also, was hat es uns als Betroffene denn noch so nebenbei genützt? Eigentlich gibt es noch einige positive Nebenwirkungen in der Nutzung der Therapie, die man erst in der Praxis erkennt. Neben den direkten Wirkungen, wie wesentlich verbesserter Natürlichkeit der Atmung, Möglichkeit der Therapiedruckabsenkung ergibt sich unter anderem noch Folgendes:

Durch den „weicheren" und natürlicheren Druckverlauf ergibt sich eine geringere Belastung der Maske, die Maskenleckagen verringern sich. Druckspitzen, wie bei Bi-Level-Geräten gibt es durch die veränderte Kurvenform nicht mehr. Hierdurch werden auch, ebenso wie durch den etwas geringeren Druckbedarf, die notwendigen Flussmengen reduziert, dies führt wiederum zu geringerer Austrocknung und somit zu geringerer notwendiger Befeuchterleistung, aber auch zu geringerer Auskühlung der Nase selbst. Da inzwischen die Lautstärke der Therapiegeräte meist geringer als die der Masken ist, wird auch die Gesamtgeräuschbelastung gesenkt, da diese meist zum Großteil von Leckagen der Maske mit verursacht wurde. Es dürfte zwar durch die jetzt notwendigen unterschiedlichen Drehzahlen der Turbine zu neuartigen Geräuschbelastungen kommen. Wenn der Therapiegerätehersteller aber Geräuschdämmung schon bei den CPAP-Geräten mit geregeltem Druck ernst genommen hat, ist dies beherrschbar. Natürlich sind die Anforderungen an die Masken auch gestiegen, da diese jetzt mit einem wechselnden Druck belastet werden. Man beachte, dass manche Masken auch einen Mindestdruck benötigen, bestimmte Masken können durch ihr Funktionsprinzip auch leicht „pumpen", d.h. sich leicht mit der Druckänderung auf- und zurückblähen. Dies ist aber stark vom notwendigen Therapiedruck und ggf. vom Flex-Level abhängig. Weitere Informationen hierzu erfahren Sie auch auf der Internetseite des Autors (www.schlafapnoe.org), die sich auch mit der Validierung (zur bestätigten Kombinationsmöglichkeit der Masken mit verschiedenen Therapiegeräten) der verschiedenen Maskentypen mit den einzelnen Therapiegeräten beschäftigt.

Wir werden uns in der nächsten Fortsetzung dieser kleinen Serie mit Automatik- und CS-Therapiegeräten, ihrer Weiterentwicklung und ihren Einsatzprinzipien beschäftigen.

    In Kürze werden als Fortsetzung folgen:

Die Übersicht der Therapiegeräte nach Herstellern und Gerätegruppen sehen Sie unter Hilfsmittelverzeichnis - Hilfsmittel nach § 139 des Sozialgesetzbuch V ( SGB V )

Stand 31.12.2010

Therapiemöglichkeiten
Fachparameter
Therapiegeräte
Ärzte