Die Befeuchtungsleistung hydrophober Heat and Moisture Exchanger (HME) unter klinischen Bedingungen

Abstract

Um Schäden an Lunge und Atemwegen beatmeter Patienten durch trockene und kühle Atemgase zu vermeiden, werden HME erfolgreich zur Atemgaskonditionierung eingesetzt. Dabei haben vor allem hydrophobe HME eine herausragende mikrobiologische Barrierefunktion, was in der Vermeidung von Ventilator- assoziierten Pneumonien auf Intensivstationen eine Rolle spielen könnte. Ihre Befeuchtungsleistung ist jedoch vergleichsweise gering. Um die tatsächliche Befeuchtungsleistung hydrophober HME`s unter variierten klinischen Bedingungen in Nicht-Rückatmungssystemen zu untersuchen, wurde in der vorliegenden Arbeit bei 77 herzchirurgischen Intensivpatienten, jeweils ausgehend von einem definierten Grundzustand der Beatmung, nacheinander die Totraumverlängerung von der Patientenseite auf die Ventilatorseite des HME gesetzt, das Atemzeitverhältnis von 1:2 auf 1:1 verändert, sowie das Atemhubvolumen reduziert. Als indirektes Maß der Befeuchtungsleistung des HME, wurde der respiratorische Wasserverlust durch Feuchtemessung am Respiratorauslass bestimmt und statistisch ausgewertet. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die Totraumverlängerung in der Position zwischen Endotrachealtubus und HME die Befeuchtungsleistung verbessert. Die mediane Differenz des respiratorischen Wasserverlustes betrug 1,1 mg/l (11,5%) (25./75. Perzentile: 0,7/1,4; p<0,001). Die starke Abhängigkeit des respiratorischen Wasserverlustes von der Höhe des Atemhubvolumens konnte bestätigend demonstriert werden. Atemzeitverhältnis und Körpertemperatur haben demgegenüber in den untersuchten Grenzen nur geringen Einfluss auf die Befeuchtungsleistung des HME. Die Literaturangaben zur Größenordnung des respiratorischen Wasserverlustes für HME vom hydrophoben Typ, stimmen, trotz unterschiedlicher Meßmethoden und differierender klinischer Bedingungen, mit der vorliegenden Untersuchung überein. Eine sichere Höchstgrenze des respiratorischen Wasserverlustes zur Vermeidung von befeuchtungsabhängigen Schäden an den Atemwegen gibt es nicht. Eine Orientierung am physiologischen Wasserverlust erscheint aber sinnvoll.

Heat and moisture exchangers are successfully used for breathing gas conditioning in mechanically ventilated patients to avoid damage to the lung and airways by dry and cold inspired gases. HMEs of the hydrophobic type possess outstanding microbiologic filtration properties, which could be relevant in avoiding ventilator-associated pneumonia in the intensive care unit. Their humidifying performance, however, is comparatively low. In order to study the actual humidifying performance of hydrophobic HMEs under variable clinical conditions in non-rebreathing systems, we defined a baseline state of ventilation in 77 cardiosurgical ICU patients and varied the ventilator setting by successively changing the tube-extension from the patient side of the HME to the ventilator side, by changing the inspiratory:expiratory (I:E) ratio from 1:2 to 1:1 and by reducing the tidal volume. The absolute water loss of the exhaled gas at the ventilator outlet was recorded as an indirect measurement of the HME humidifying performance and statistical analysis was performed. Our study showed for the first time that the humidifying performance of hydrophobic HMEs improved with the tube-extension positioned between the endotracheal tube and the HME. The median difference in respiratory water loss was 1,1 mg/l (11,5%) (25th/75th centile:0,7/1,4; p<0,001). We confirmed the strong correlation between tidal volume and respiratory water loss, while I:E ratio and body temperature had only a minor influence on the humidifying performance of the HME. Our results are consistent with other results in the medical literature on respiratory water loss of hydrophobic HMEs although studies differ regarding measurement methods and clinical conditions. As a recognized upper safety limit of respiratory water loss to avoid humidification dependant airway injury does not exist, careful attention to the physiologic water loss seems appropriate.