von Margret Hoppert
CO2 Analyse in der Medizintechnik
Messwerte als Grundlage für lungenschonende Beatmung und effiziente Narkose
Die Beatmung und Überwachung der Atmung sind zentrale Herausforderungen an Medizintechnik bei der Intensivmedizinischen Versorgung und während der Anästhesie. Dabei stehen vor allem der Schutz der Lunge während der Therapie und die Vermeidung von Schäden im Vordergrund moderner Geräteentwicklung.
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Anästhesie & Beatmung während Operation
Während einer intraoperativen Beatmung ermöglichen Low-Flow-Anästhesie und lungenprotektive Beatmungsstrategien eine präzise Steuerung der Allgemeinanästhesie. Die Konzentrationen der Atemgase O2 und CO2 sind dafür wichtigsten Vitalparameter, welche mit sensorgesteuerten Überwachungsgeräten, sogenannten Anästhesiesystemen, gemessen und ausgegeben werden. Die präzise Angabe der Werte in Echtzeit sind hier absolut essentiell für den Narkosearzt, um die richtigen Maßnahmen und Entscheidungen für eine erfolgreiche Operation zu treffen.
Messverfahren Kapnometrie
Mit der Kapnometrie wird der Kohlendioxidgehalt der Atemluft während des gesamten Atemzyklus des Patienten gemessen. Die ermittelte in- und exspiratorische CO2-Konzentration wird dabei grafisch als fortlaufende Kurve auf einem Monitor dargestellt - „Kapnografie“. Für den Anästhesisten ist hier die endexspiratorische CO2-Konzentration von besonderem Interesse. Dieser Wert wird daher digital, bevorzugt als Partialdruck (PECO2) in „mmHg“, auf dem Display eines Anästhesiegerätes angezeigt. Die Kapnometrie/-grafie gehört heute zu den wichtigsten Parametern der intraoperativen anästhesiologischen Überwachung des narkotisierten Patienten.
Sie dient der
- Überwachung der Ventilation und des Atemsystems
- Beurteilung der CO2-Produktion
- Beurteilung der CO2-Resorption
- Einschätzung des kreislaufabhängigen CO2 Transports
Welche Messmethode kommt zum Einsatz?
Die Infrarotspektrometrie hat sich in der klinischen Praxis durchgesetzt. Hierbei nutzt man die physikalisch optische Tatsache, dass CO2 aufgrund seiner molekularen Eigenschaften infrarotes Licht in einem engen Wellenlängenbereich (Maximum bei 4,26 µm) absorbieren kann. Ein IR Strahler sendet Licht dieser Wellenlänge durch eine Messkammer, welche die Atemgasprobe enthält (Gasküvette). Anschließend wird der durchgelassene Anteil von einem IR Detektor erfasst und quantitativ analysiert. Da die absorbierte Lichtmenge der Anzahl der in der Probe vorhandenen CO2-Moleküle proportional ist, lässt sich die CO2-Konzentration errechnen. Eine Referenzkammer enthält CO2 freies Gas. Es dient als Null Wert für die Kalibrierung. Die Nullpunkt Kalibrierung wird von modernen Geräten in kurzen Abständen (ca.2-4mal pro h) während des Betriebs durchgeführt.
Interpretation und Anwendung
Mit Hilfe der Kapnometrie lassen sich grundsätzlich 3 physiologische Prozesse qualitativ und z. T. auch quantitativ beurteilen:
- CO2-Abatmung (Ventilation)
- zelluläre CO2-Produktion (Stoffwechsel)
- CO2-Transport im Blut und damit das HZV (Hämodynamik)
Die Interpretation der Werte der Ventilation erlaubt die Feststellung, ob überhaupt eine Beatmung oder Atemtätigkeit stattfindet. So gilt bspw. eine fehlende CO2-Kurve gilt als schnellstes und zuverlässigstes Kriterium zur Feststellung einer Fehlintubation oder Extubation.
In solchen kritischen Situationen ist schnelles medizinisches Handeln lebenswichtig.
Welche Basis-Technologien braucht die Gasanalyse in medizinischen Geräten?
Um hochzuverlässige Messwerte zu erhalten, dienen NDIR Gassensoren als Sensor Modul in Anästhesiesystemen. In jedem Modul bilden ein IR Emitter und IR Detektor die messtechnische Basis des Sensors. In den beschriebenen Anwendung gelten besondere, technische Ansprüche an die Infrarotkomponenten: sie müssen extrem langzeitstabil und leistungsstark sein um hochgenaue und absolut verlässliche Messwerte auszugeben.
Micro-Hybrid bietet Medizintechnik-Herstellern hier für das komplette Produkt- und Technologiespektrum:
- Leistungsstarke IR Emitter
- Hochempfindliche IR Detektoren
- Kundenspezifische Gassensoren, inkl. Entwicklung der Sensorelektronik
Wir sind spezialisiert auf die individuelle Anpassung und Entwicklung von Infrarotkomponenten und Sensormodulen. Senden Sie uns ihre Anfrage zu aktuellen Entwicklungsprojekten. Unser Sales Team berät sie gern.
