Effektive und schonende Unterstützung zum Abhusten!

Sekret-Transport mittels eines Hustenassistenten

Der Hustenreflex ist ein wichtiger physiologischer Mechanismus zur Befreiung der Atemwege von überschüssigen Sekreten und Fremdkörpern ("airway clearance"). Er beginnt mit der Triggerung von chemischen und mechanischen Rezeptoren, die in der Schleimhaut der Atemwege lokalisiert sind.

Patienten mit einem eingeschränkten Hustenstoß von weniger als 160 l/min Flow, können ihr Sekret nicht mehr selbstständig abhusten. Dazu benötigen sie Unterstützung von außen, um einen effizienten Flow (Luftstoß) von mehr als 160 l/min zu erzeugen. Die technische Umsetzung wird durch maschinelle Hustenunterstützung (Mechanical Insufflation/Exsufflation) mittels Coughsupport-Geräte problemlos realisiert.

Grundprinzip

Mittels dieser Coughsupport-Geräte wird Luft-Volumen durch positiven Druck in die Lunge transportiert. Ist der Zieldruck erreicht, schalten die Geräte sehr schnell auf einen negativen Druck um und saugen somit das Luft-Volumen aus der Lunge wieder ab. Durch die entsprechende Turbinenleistung und dem Zusammenspiel der schnellen Umschaltung wird ein hoher Flow von mehr als 160 l/min erzeugt. Anschaulich dargestellt wird dies in der Publikation von Chatwin et al, Eur Respir J 2003. In dieser Publikation werden Husten ohne Unterstützung (UA), Husten mit manueller Unterstützung (MAC), Husten mit Unterstützung eines volumengesteuerten Beatmungsgerätes (NVAC), Husten mit Unterstützung in der Ausatmung und Mechanical Insufflation/Exsufflation (MI-E) gegenübergestellt. Das mit Abstand beste Ergebnis in der Steigerung des Flows war die MI-E.

Dieser hohe Flow entspricht in etwa einem natürlichen Hustenstoß, der in der Lage ist, das Sekret in die oberen Atemwege oder den Rachenraum zu transportieren. Dort kann dieser abgesaugt oder abgehustet und ausgespuckt werden.

Was passiert mit dem Sekret während der Insufflation in der Lunge?

Man könnte meinen, dieses wird während der Insufflation in die Tiefe der Bronchien und Verzweigungen der Lunge transportiert. Dem ist aber nicht so, da die Physik dem entgegenwirkt. Im Ruhezustand (nach einer Ausatmung) ist die Lunge als Hohlkörper, gefüllt mit Sekret und Luft, bei gleichem Druck gegen Umgebung zu betrachten. Die Druckverhältnisse in der Lunge bleiben dabei außen vor. Betrachtung der Insufflation: Das Coughsupport-Gerät erzeugt einen positiven Druck gegenüber dem Druckniveau in der Lunge und das Luft-Volumen strömt über das Patienteninterface durch die Atemwege in die Lunge. Der dabei ansteigende Druck dehnt die Bronchien und Atemwege und das Luft-Volumen erhöht sich. Durch das Ausdehnen wird der Querschnitt der Atemwege vergrößert und der Luftstrom (Flow) verringert sich (Bernoulli Gesetz: Bei sich vergrößerndem Querschnitt sinkt die Strömungsgeschwindigkeit, der statische Druck steigt.). Durch den ansteigenden positiven Druck in der Lunge will die Luft aus dem Hohlkörper Lunge entweichen, da diese ja bereits mit Luft gefüllt ist. Der dabei entstehende Überdruck reduziert den Luftstrom und verhindert damit das tiefere Eindringen des Sekretes in die Bronchien. Blockiert das Sekret die eine oder andere Bronchie, wird durch das Vergrößern des Querschnittes (Druckanstieg), die Blockade (Kohäsions- und Adhäsionskraft) aufgebrochen und Luft strömt in die Bronchie. Zusätzlich verhindern diese Kräfte ein tieferes Eindringen des Sekretes.

Nach dem Umschalten von Insufflation auf die Exsufflation wird mit negativem Druck das Luft-Volumen aus der Lunge abgesaugt. Der notwendige Flow muss dabei mindesten 160 l/min überschreiten, um das Sekret aus der Lunge nach oben zu transportieren. Durch den negativen Druck in der Lunge ziehen sich die Atemwege zusammen, verringern den Querschnitt und erhöhen den Flow, der das Sekret nach oben transportiert. (Bernoulli Gesetz: Bei sich verengendem Querschnitt steigt die Strömungsgeschwindigkeit, der statische Druck sinkt.) Des Weiteren kommt es durch erhöhte Geschwindigkeit des Ausatemgases zu einem mitreißen des Sekrets. Bronchialsekret hat die Eigenschaft der mechanischen Verflüssigung (Thixotropie) unter Einwirkung kinetischer Energie. Ein Transport von zähem Sekret ist demnach nur möglich mit Hilfe einer deutlichen Beschleunigung des Ausatemgases und der daraus folgenden Änderung der Viskosität des Sekrets.

Der Patient kann jetzt die Mund-Nasenmaske entfernen und das Sekret aus dem Rachenraum entfernen. Beim invasiven Patienten gelangt das Sekret meistens bis in die Trachealkanüle und muss dort sofort abgesaugt werden. In der Praxis sind viele Zyklen notwendig, um das festsitzende Sekret zu entfernen.

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