Evaluation of the air conditioning of a neonatal respirator with an artificial lung model – a pilot study

In dieser Arbeit sollte die Fähigkeit des Beatmungsgerätes „Stephanie“ der Firma Stephan hinsichtlich der Konditionierung (Befeuchtungs- und Erwärmungsvermögen) des Atemgases in einem eigens dafür konzipierten Versuchsaufbau unter Verwendung eines künstlichen Lungenmodells untersucht werden. Generell waren die erzielten Feuchtewerte zu niedrig. Die geforderten 44 mg Wasser je Liter Atemgas am Tubus wurde mehrheitlich nicht erreicht, Mittelwerte um die 39 – 40 mg Wasser je Liter Atemgas waren die Regel. Es zeigte sich ebenfalls bei den Messungen, dass bei der Verwendung eines langen Beatmungsschlauchsystems (mit langer unbeheizter Kaltstrecke) im Inkubator dem Patienten am Tubus eine Atemluft mit höherem Feuchtegehalt zur Verfügung steht als bei der Verwendung des kurzen Schlauchsystems (mit kurzer unbeheizter Kaltstrecke). Ebenso waren die Feuchtewerte des Atemgases umso besser, je höher die Temperatur des Atemgases während der Passage durch den Inspirationsschlauch war. Aufgrund der Messungen war es möglich, Empfehlungen für die klinische Anwendung des Beatmungsgerätes zu geben bzw. auf dessen Schwachpunkte hinzuweisen. So sollte immer das lange Schlauchsystem verwendet und eine hohe Temperaturabweichung (delta T) gewählt werden. Frisch aufbereitete Patiententeile können zu niedrigere Feuchtewerte liefern und im Wasserbad sollte ein möglichst hoher Wasserstand vorliegen. Weiterhin sollte der Abstand zwischen Beatmungsgerät und Inkubator so gering wie möglich sein. Das Befeuchtungsvermögen eines Patiententeiles kann sich während der Verwendung deutlich verschlechtern. Bei HFOV-Betrieb ist auf Zeichen einer zu niedrigen Feuchte des Atemgases zu achten. Schlussendlich sollte bei einer Verschlechterung der Beatmungssituation immer auch an ein Defizit beim Beatmungsgerät gedacht werden. Als grundlegendster Kritikpunkt an dieser Arbeit muss die geringe Anzahl von Messungen mit den gleichen Einstellungen bzw. die Durchführung vieler einzelner exemplarischer Messungen genannt werden. Dies ermöglichte keine vergleichende statistische Auswertung der gewonnenen Daten. Die deskriptive Statistik erlaubte dennoch eine Einordnung der klinischen Relevanz der gewonnenen Ergebnisse. Die Leistungsfähigkeit des Befeuchters sollte in größeren Versuchsreihen mit den von uns exemplarisch gewählten Einstellungen ausgetestet werden, um statistisch fundierte Aussagen zu erhalten. Diese Untersuchung war als Pilotstudie angelegt, um erstens die Fähigkeiten hinsichtlich Befeuchtung und Erwärmung des Atemgases bei diesem Typ von Beatmungsgerät aufzuzeigen sowie zweitens die Konzipierung weiterer Untersuchungen daraus ableiten zu können. Die Vielschichtigkeit der zu erwartenden Probleme bei der Verwendung dieses Gerätes konnte jedoch aufgezeigt werden.It was the purpose of this study to examine the respirator „Stephanie“, build by the company Stephan, regarding the efficiency of the conditioning of the air concerning humidity and temperature in a specially developed experimental plant, containing an artificial lung model. In generell the achieved levels of humidity were to low. The demanded amount of 44 mg water in one liter air at the beginning of the endotracheal tube were mostly not achieved, the average was 39-40 mg/l. Furthermore, our meassurements proved that the use of the longer breathing hose (with a longer not additionally heatable part in the incubator) showed higher levels of humidity than the shorter breathing hose. Moreover, the higher the temperature of the air passing through the breathing hose was, the better were the levels of humidity at the beginning of the endotracheal tube. Because of these results it was possible to give recommendations for the clinical use of the respirator and to warn of its insufficiency. Therefore, the long breathing hose and a high temperature difference should be used. Freshly prepared humidity units may provide low humidity levels and in the water reservoir there should be as much water as possible. In addition to this, the distance between respirator and incubator should be as small as possible. The ability to provide enough humidity by the humidity unit during the ventilation of a patient may decrease substantially. When high-frequency oscillatory ventilation is used one should pay attention to warning signs of low humidity. At last a worsening of the respiratory situation of the patient could be caused by the insufficiency of the respirator. The disadvantages of this study are the small number of measurements with the same adjustments and the many singular measurements of special settings. Consequently, this permitted no comparative statistics. However, the descriptive statistics allowed to value the results concerning the clinical importance. The efficiency of the respirator should be examined in larger series of experiments with generally used settings to get statistically reliable data. This study was developed on the one hand to register the efficiency of this special respirator concerning the achieved levels of humidity and temperature and on the other hand to plan the settings of following studies. All in all, the complexity of the expected problems when this special respirator is used has been emphasized