Qualitätsmerkmal eines CPAP, die Druckstabilität ist abhängig von einem Geräteparameter, den man als Druckstabilitätsbeiwert, Druckverlustkoeffizient oder Innenwiderstand bezeichnen kann.
Zwischen Druckvarianz und Druckstabilität muss man sehr gut unterscheiden. Während der Begriff Druckstabilität ein Gerätekennwert ist, handelt es sich bei den Begriffen Druckvarianz oder Druckabweichung um Werte, die der Patient mit seiner Atmung beeinflussen kann. Deshalb ist der Begriff Druckvarianz ungeeignet, um die Druckstabilität zu beschreiben.
Werden hingegen gleichzeitig Atemflow und Druck gemessen und die Druckabweichung in Abhängigkeit vom Flow angegeben, dann erhält man eine Zahl, die nur noch vom Gerät und nicht mehr von der Anstrengung des Patienten abhängig ist. Der Quotient Druckabweichung je Flow, gemessen in hPa/ (l/s) ist der Druckstabilitätsbeiwert oder Innenwiderstand des CPAP und bestimmt die belastungsabhängige Druckstabilität des Gerätes allein. Die Angabe der Druckstabilität in den technischen Daten eines CPAP erfolgt deshalb am besten mit einem der beiden identischen Begriffe Druckstabilitätsbeiwert oder Innenwiderstand. Wenn man diesen Beiwert mit dem zu erwartenden Atemflow multipliziert, so erhält man im Ergebnis die Druckvarianz in hPa.
Die Druckstabilität kann noch von weiteren Einflussgrößen abhängen und ist auch hier der Quotient aus der Druckabweichung und dem Änderungsbetrag der der Einfluss nehmenden Größe. Stellvertretend gelten
Druckstabilität in Abhängigkeit von der
Temperatur (Temperaturkoeffizient) = temperaturabhängige Druckabweichung
Temperaturänderung
Druckstabilität in Abhängigkeit von der
Alterung (Alterungskoeffizient) = alterungsabhängige Druckabweichung
Betriebsdauer
Je kleiner ein Koeffizient ist, desto größer ist die Stabilität (umgekehrte Proportionalität). Der belastungsabhängige Druckstabilitätsbeiwert der freien natürlichen Atmosphäre ist NULL.
Druckstabilität und innerer Strömungswiderstand eines CPAP
Druckkonstanz, Luftfilterleistung, Atemarbeit oder Druck-Volumen-Verlauf sind bekannte Begriffe zur Beurteilung der pneumatischen Leistung eines CPAP. In Wahrheit werden damit lediglich unterschiedliche Wirkungen des inneren Strömungswiderstandes eines Gerätes beschrieben. Dieser ist definiert als Quotient aus dem Druckrückgang ?p in der Maske und dem Flow V‘, der dazu geführt hat:
R = ?p/V‘ (1)
Nur wenn dieser Widerstand NULL ist, würden keine atemsynchronen Druckschwankungen auftreten, die Luftliterleistung wäre unendlich groß und zusätzliche Atemarbeit würde ebenfalls nicht anfallen.
Unstrittig gilt der Atemwegswiderstand der Lunge als wichtigster atemphysiologischer Parameter überhaupt. Während einer Therapie befinden sich Atemwegswiderstand der Lunge und CPAP-Innenwiderstand zeitgleich in derselben Luftströmung und nur an verschiedenen Orten, nämlich in den Bronchien bzw. im Innern des CPAP. Wegen dieser Gleichschaltung dürfte der innere Strömungswiderstand eines CPAP der wichtigste pneumatische Geräte-Koeffinzient sein.
Der Atemwegswiderstand der Lunge eines gesundenen Erwachsenen beträgt im Mittel 1,8hPA s/l. Pathologisch und behandlungsbedürftig sind Werte von größer als 3,5 hPa s/l. So jedenfalls steht es im Lexikon. Über die Größenordnung des Atemwiderstandes eines CPAP herrscht hingegen völlige Unkenntnis. Dieser Parameter, der die „Luftstärke“ eines CPAP am besten beschreibt, wird in den technischen Daten der CPAP-Hersteller nicht angegeben. Das führt dann dazu dass eine Gerätebeurteilung durch den Anwender meistens nur auf nicht-pneumatische Daten wie Betriebslautstärke, Gewicht, Größe, Bedienbarkeit, Hersteller-Image usw. beschränkt bleibt.
Die CPAP-Norm DIN EN 17510-1 fordert die Offenlegung des Druck-Volumen-Verlaufes in der Patientenanschlussstelle. Die Messung muss bei einer Volumenveränderung von V0 = 0,5 l im Sinuszyklus mit den Frequenzen F = 10 /min, 15 /min und 20/ min jeweils bei 1/3, 2/3 und 3/3 des maximal einstellbaren Therapiedruckes erfolgen. Zur Darstellung der gemessenen Druckschwankungen ?p in hPa ist eine Tabellenform empfohlen. Die auf jeden Messvorgang anwendbare Widerstandsformel
R = 30 ?p/(? F V0) (2)
liefert bei allen Frequenzen und jedem Therapiedruck stets die gleiche Zahl, wenn an einem konventionellen CPAP ohne Druckregelung gemessen wird. Der Innenwiderstand eines ungeregelten CPAP ist eine gerätetypische Konstante R und beschreibt die Luftstärke des Gerätes mit ?p = R V‘ vollständig.
Moderne Geräte verfügen über eine Druckregelung und ihr Innenwiderstand ist nicht konstant, sondern frequenzabhängig und komplex. Der komplexe Widerstand ist das Resultat der Zusammenfassung des reellen Strömungswiderstandes mit einem Blindwiderstand, der sich in Abhängigkeit von der Trägheit des Gebläses einstellt. Für die Darstellung des Betrages komplexer Größen eignet sich am besten eine Frequenzgangdarstellung, bekannt auch als Bode-Diagramm.
Zur Messung des Bode-Diagramms wurde der im Bild 1 dargestellte Aufbau benutzt. Darin sind:
- CPAP mit 10 hPa-Druckeinstellung
- 1,7 m Standardschlauch
- Ausatemventil mit 4 mm Durchmesser