Mechanical ventilation in intensive care is primarily a lifesaving therapy. Nevertheless, it carries risks.It has been shown that excessive, but also insufficient support from the ventilator can lead to diaphragmatic atrophy and asynchrony, which in turn are associated with increased mortality. Thus, ventilator settings should be adjusted to the patient's spontaneous breathing comfort to achieve an appropriate division of work of breathing between patient and ventilator and to accelerate successful weaning from mechanical ventilation. The current gold standard for the quantification of spontaneous respiratory activity is the determination of esophageal pressure using an esophageal balloon catheter, which, however, is still not used regularly and comprehensively due to practical disadvantages and its invasiveness. An alternative is sEMG measurement on respiratory muscles, which was compared with the previous gold standard in this study. Parallel measurement of sEMG and esophageal pressure was performed on 37 ventilated patients at three different measurement times with increasing spontaneous respiratory activity during their intensive care unit stay. In the data obtained, the onset of breaths with increased respiratory muscle activity was time-marked in both sEMG and esophageal pressure measurements by two analysts blinded to each other. This allowed 5120 individual breaths to be identified and compared. To be comparable to the Pes measurement, the temporal markers of the sEMG signal should be comparable in sensitivity and specificity to those of the esophageal pressure. The sEMG measurement is superior to the Pes measurement in both respects. Regular breaths with increased respiratory muscle activity could be identified in the sEMG measurement. This identification is not dependent on the examiner and is more accurate in terms of time than in Pes measurements. Thus, sEMG measurement can be used to determine spontaneous respiratory muscle activity as an alternative to esophageal pressure measurement. The new measurement method should also be superior to the previous gold standard in everyday clinical practice. It can be integrated more easily and comprehensively into the treatment process. It also creates opportunities for automated interpretation of the data in order to promote computer aided interaction between patient and ventilator. Thus, sEMG measurement offers a promising alternative to Pes measurement to prevent diaphragmatic atrophy and asynchrony events and thus lead to a reduction in mortality in mechanically ventilated patients.
Die maschinelle Beatmung im intensivstationären Aufenthalt stellt primär eine lebensrettende Therapie dar. Nichtsdestotrotz birgt sie Risiken. Es zeigt sich, dass eine übermäßige, aber auch unzureichende Unterstützung durch das Beatmungsgerät zu Zwerchfellatrophien und Asynchronien führen kann, die wiederum mit einer erhöhten Mortalität assoziiert sind. So sollten die Einstellungen des Beatmungsgeräts an den Spontanatemkomfort des Patienten angepasst werden, um eine angemessene Aufteilung der Atemarbeit zwischen Patient und Beatmungsgerät zu erreichen und eine erfolgreiche Befreiung von der maschinellen Beatmung zu beschleunigen. Der aktuelle Goldstandard für die Quantifizierung spontaner Atemaktivität ist die Bestimmung des Ösophagusdrucks mittels Ösophagusballonkatheter, die allerdings aufgrund von praktischen Nachteilen und ihrer Invasivität weiterhin nicht regelmäßig und flächendeckend angewandt wird. Als Alternative steht die sEMG-Messung an Atemmuskulatur im Raum, die in vorliegender Arbeit mit dem bisherigen Goldstandard verglichen wurde. Es erfolgte die parallele Messung von sEMG und Ösophagusdruck an 37 beatmeten Patienten zu drei unterschiedlichen Messzeitpunkten mit zunehmender spontaner Atemaktivität im Verlauf ihres intensivstationären Aufenthalts. In gewonnenen Daten erfolgte die zeitliche Markierung des Beginns von Atemzügen mit erhöhter Atemmuskelaktivität, sowohl in sEMG - als auch Ösophagusdruck-Messung durch zwei gegeneinander verblindete Analysten. So konnten 5120 einzelne Atemzüge identifiziert und miteinander verglichen werden. Um mit der Pes-Messung vergleichbar zu sein, sollten die zeitlichen Markierungen des sEMG- Signals in Sensitivität und Spezifität mit denen des Ösophagusdrucks vergleichbar sein. Die sEMG-Messung ist der Pes-Messung in beiden Punkten überlegen. In der sEMG-Messung konnten regelmäßiger Atemzüge mit erhöhter Atemmuskelaktivität identifiziert werden. Diese Identifizierung ist nicht untersucherabhängig und zeitlich genauer als in Pes-Messungen. Somit bietet sich die Durchführung der sEMG-Messung zur Bestimmung von spontaner Atemmuskelaktivität als Alternative zur Ösophagusdruckmessung an. Auch im klinischen Alltag sollte die neue Messmethode dem bisherigen Goldstandard überlegen sein. So lässt sie sich niedrigschwelliger und umfassender in den Behandlungsprozess integrieren. Zudem schafft sie Möglichkeiten zur automatisierten Interpretation der Daten um eine computergestützte Interaktion von Patient und Beatmungsgerät voranzutreiben. So bietet die sEMG-Messung eine vielversprechende Alternative zur Pes-Messung, um Zwerchfellatrophien und Asynchronie-Ereignissen vorzubeugen und so zu einer Verringerung der Mortalität von maschinell beatmeten Patienten zu führen.
