BiLevel, BiPAP™, DuoPAP, …#
BiLevel bezeichnet Beatmungsformen, bei denen der Respirator zeitgesteuert zwischen zwei positiven Atemwegsdruckniveaus wechselt und der Patient grundsätzlich auf beiden Druckniveaus spontan atmen kann.
Je nach Hersteller und konkreter Implementierung werden unterschiedliche Bezeichnungen verwendet, beispielsweise:
Dräger™: BiPAP™ (Biphasic Positive Airway Pressure)
GE™: BiLevel
Hamilton™: DuoPAP
Achtung
Das bei Respiratoren verwendete BIPAP (Biphasic Positive Airway Pressure) ist nicht mit der insbesondere bei nicht-invasiver Beatmung verwendeten Bezeichnung BiPAP im Sinne einer inspiratorischen und exspiratorischen Druckunterstützung (IPAP/EPAP) gleichzusetzen.
Funktionsprinzip#
Bei BiLevel werden zwei Druckniveaus eingestellt:
Oberes Druckniveau \(P_{High}\)
Unteres Druckniveau \(P_{Low}\)
Der Respirator wechselt entsprechend den eingestellten Zeitintervallen zwischen beiden Druckniveaus. Der Wechsel vom unteren auf das obere Druckniveau führt zu einer maschinellen Inspiration, der Wechsel vom oberen auf das untere Druckniveau zur Exspiration. Die Druckdifferenz zwischen den beiden Druckniveaus beträgt \(\Delta P = P_{High} - P_{Low}\) und entspricht bei kontrollierter Beatmung dem eingestellten Driving PressureDriving Pressure.
Das durch den Wechsel der Druckniveaus erzeugte Atemzugvolumen ist nicht fest vorgegeben. Es hängt insbesondere von der Druckdifferenz zwischen den beiden Niveaus, der Compliance und Resistance des respiratorischen Systems sowie der Patientenaktivität ab.
Charakteristisch ist, dass der Patient während des gesamten Atemzyklus spontan atmen kann. Die Möglichkeit zur SpontanatmungSpontanatmung auf beiden Druckniveaus unterscheidet BiLevel von einer klassischen druckkontrollierten Beatmung, bei der die kontrollierte Inspiration und Exspiration das Beatmungsmuster bestimmen. Spontane Atemzüge können somit sowohl auf dem unteren als auch auf dem oberen Druckniveau auftreten. Abhängig vom verwendeten Respirator können spontane Atemzüge zusätzlich mit einer DruckunterstützungDruckunterstützung unterstützt werden.
Bei fehlender Spontanatmung entspricht das resultierende Beatmungsmuster funktionell weitgehend einer zeitgesteuerten druckkontrollierten Beatmung. Mit zunehmender Spontanatmung kann der Anteil der vollständig maschinell erzeugten Ventilation abnehmen.
BiLevel ermöglicht damit einen fließenden Übergang zwischen kontrollierter Beatmung und Spontanatmung, ohne dass grundsätzlich ein Wechsel des Beatmungsmodus erforderlich ist.
Einstellungen#
Die wesentlichen Einstellungen sind:
- \(P_{High}\)
Oberes Druckniveau.
- \(P_{Low}\)
Unteres Druckniveau.
- \(T_{High}\)
Zeitdauer auf dem oberen Druckniveau.
- \(T_{Low}\)
Zeitdauer auf dem unteren Druckniveau.
- FiO₂
Inspiratorische Sauerstoffkonzentration.
- Druckunterstützung
Abhängig vom Respirator kann für spontane Atemzüge eine zusätzliche Druckunterstützung eingestellt werden.
Aus \(T_{High}\) und \(T_{Low}\) ergeben sich die Frequenz der Druckwechsel und das zeitliche Verhältnis zwischen oberem und unterem Druckniveau.
Je nach Respirator gibt es noch eine Vielzahl an Detaileinstellungen (Trigger, Rampe, …).
Bemerkung
BiLevel bezeichnet kein vollständig einheitliches, herstellerunabhängig definiertes Beatmungsverfahren. Bezeichnungen, Triggermechanismen, Synchronisation der Druckwechsel und die Unterstützung spontaner Atemzüge unterscheiden sich zwischen Respiratoren.
Für die praktische Anwendung ist daher neben dem Namen des Beatmungsmodus entscheidend, wie der konkrete Respirator die beiden Druckniveaus und die Spontanatmung technisch umsetzt.
Airway Pressure Release Ventilation (APRV)#
Die Airway Pressure Release Ventilation (APRV) kann als spezielle Anwendung eines biphasischen Beatmungsmusters betrachtet werden.
Dabei wird über einen relativ langen Zeitraum (\(T_{High}\)) ein hohes Druckniveau (\(P_{High}\)) aufrechterhalten. Dieses wird für eine kurze Zeit (\(T_{Low}\)) auf ein niedrigeres Druckniveau (\(P_{Low}\)) abgesenkt. Während dieser kurzen Druckentlastung (Release) erfolgt ein wesentlicher Anteil der CO₂-Elimination.
Der Patient kann während der langen Phase auf dem oberen Druckniveau spontan atmen.
Im Gegensatz zu einer symmetrischeren BiLevel-Einstellung ist APRV somit charakterisiert durch:
lange \(T_{High}\)
kurze \(T_{Low}\)
überwiegenden Aufenthalt auf \(P_{High}\)
kurze Druckentlastungen zur Ventilation
BiPAP bei nicht-invasiver Beatmung#
Im Bereich der nicht-invasiven Beatmung wird der Begriff BiPAP ebenfalls für eine Beatmung mit zwei positiven Druckniveaus verwendet.
Diese werden üblicherweise als:
- IPAP
Inspiratory Positive Airway Pressure: höheres inspiratorisches Druckniveau.
- EPAP
Expiratory Positive Airway Pressure: niedrigeres exspiratorisches Druckniveau.
bezeichnet.
Die Differenz zwischen IPAP und EPAP bestimmt dabei die inspiratorische Druckunterstützung:
Pressure Support = IPAP − EPAP
Bei einer rein spontanen Anwendung löst der Patient jeden Atemzug selbst aus. Das Gerät wechselt patientengetriggert vom EPAP- auf das IPAP-Niveau und anschließend wieder auf das EPAP-Niveau.
Funktionell entspricht dies im Wesentlichen einer druckunterstützten Spontanatmung mit PEEP bzw. CPAP + Pressure Support:
EPAP ≈ PEEP bzw. CPAP-Niveau
IPAP ≈ EPAP + Pressure Support
Je nach NIV- bzw. Heimbeatmungsgerät können jedoch zusätzlich eine Backup-Frequenz und weitere Kontrollfunktionen verfügbar sein. Damit ist auch NIV-BiPAP nicht zwingend auf eine ausschließlich spontane Beatmung beschränkt.
Achtung
BIPAP/BiLevel und NIV-BiPAP dürfen trotz der ähnlichen Terminologie nicht einfach gleichgesetzt werden.
Beim klassischen biphasischen BIPAP/BiLevel erfolgt ein zeitgesteuerter Wechsel zwischen zwei Druckniveaus, auf denen Spontanatmung möglich ist.
Beim klassischen spontanen NIV-BiPAP erfolgt der Wechsel von EPAP auf IPAP dagegen durch die inspiratorische Atembemühung des Patienten und entspricht funktionell einer druckunterstützten Spontanatmung.
Die Grenzen sind jedoch fließend: Herstellerspezifische Modi, Backup-Frequenzen und unterschiedliche Trigger- und Synchronisationsmechanismen ermöglichen weitere Varianten.
Entscheidend ist daher nicht alleine die Bezeichnung des Beatmungsmodus, sondern welche Variable den Wechsel zwischen den Druckniveaus auslöst, welche Atemzüge der Patient selbst triggern kann und wie diese unterstützt werden.