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3D-Integration

2008-02-27T11:50:45Z

Twisp: Category:Packaging (microfabrication)

In [[electronics]], a '''three-dimensional integrated circuit''' (3D IC, 3D-IC, or 3-D IC) is a [[integrated circuit|chip]] with two or more layers of active [[electronic component]]s, integrated both vertically and horizontally into a single circuit. The [[semiconductor industry]] is hotly pursuing this promising technology in many different forms, but it is not yet widely used; consequently, the definition is still somewhat fluid.

== 3D ICs vs. 3D Packaging ==

3D [[integrated circuit packaging|packaging]] saves space by stacking separate chips in a single [[chip carrier|package]]. This packaging, known as [[System in package|System in Package]] (SiP) or [[Multi-Chip Module|Chip Stack MCM]], does not integrate the chips into a single circuit. The chips in the package communicate with off-chip [[signal (electrical engineering)|signaling]], much as if they were mounted in separate packages on a normal [[printed circuit board|circuit board]].
In contrast, a 3D IC is a single chip. All components on the layers communicate with on-chip signaling, whether vertically or horizontally. Essentially, a 3D IC bears the same relation to a 3D package that an [[System-on-a-Chip|SoC]] bears to a circuit board.

== Manufacturing Technologies ==

At present (in 2008) there are four ways to build a 3D IC:

'''Monolithic''' – Electronic components and their connections (wiring) are built in layers on a single [[wafer (electronics)|semiconductor wafer]], which is then [[wafer dicing|diced]] into 3D ICs. There is only one substrate, hence no need for aligning, thinning, bonding, or [[through-silicon via]]s. Applications of this method are currently limited because creating normal transistors requires enough heat to destroy any existing wiring.

'''Wafer-on-Wafer''' – [[Electronic component]]s are built on two or more [[wafer (electronics)|semiconductor wafers]], which are then aligned, bonded, and [[wafer dicing|diced]] into 3D ICs. Each wafer may be thinned before or after bonding. Vertical [[electrical connection|connections]] are either built into the wafers before bonding or else created in the stack after bonding. These “[[through-silicon via]]s” (TSVs) pass through the silicon substrate(s) between active layers and/or between an active layer and an external bond pad.

'''Die-on-Wafer''' – Electronic components are built on two semiconductor wafers. One wafer is diced; the singulated [[die (integrated circuit)|dies]] are aligned and bonded onto die sites of the second wafer. As in the wafer-on-wafer method, thinning and TSV creation are performed either before or after bonding. Additional dies may be added to the stacks before dicing.

'''Die-on-Die''' – Electronic components are built on multiple dies, which are then aligned and bonded. Thinning and TSV creation may be done before or after bonding.

== Benefits ==

3D ICs offer many significant benefits, including:

'''Footprint''' – More functionality fits into a small space. This extends [[Moore’s Law]] and enables a new generation of tiny but powerful devices.

'''Speed''' – The average wire length becomes much shorter. Because [[propagation delay]] is proportional to the square of the wire length, overall performance increases.

'''Power''' – Keeping a signal on-chip reduces its [[power consumption]] by 10x to 100x<ref>William J. Dally, “Future Directions for On-Chip Interconnection Networks” page 17, http://www.ece.ucdavis.edu/~ocin06/talks/dally.pdf Computer Systems Laboratory Stanford University, 2006</ref>. Shorter wires also reduce power consumption by producing less [[parasitic capacitance]]. Reducing the power budget leads to less heat generation, extended battery life, and lower cost of operation.

'''Design''' – The vertical dimension adds a higher order of connectivity and opens a world of new design possibilities.

'''Heterogeneous Integration''' – Circuit layers can be built with different processes, or even on different types of wafers. This means that components can be optimized to a much greater degree than if they were built together on a single wafer. Even more interesting, components with completely incompatible manufacturing could be combined in a single device<ref>James J-Q Lu, Ken Rose, & Susan Vitkavage “3D Integration: Why, What, Who, When?” http://www.future-fab.com/documents.asp?d_ID=4396 Future Fab Intl. Volume 23, 2007</ref>.

'''Circuit Security''' - The stacked structure hinders attempts to [[Reverse engineering|reverse engineer]] the circuitry. Sensitive circuits may also be divided among the layers in such a way as to obscure the function of each layer.<ref>"3D-ICs and Integrated Circuit Security" http://www.tezzaron.com/about/papers/3D-ICs_and_Integrated_Circuit_Security.pdf Tezzaron Semiconductor, 2008</ref>

== Challenges ==

Because this technology is new it carries new challenges, including:

'''Yield''' – Each extra manufacturing step adds a risk for defects. In order for 3D ICs to be commercially viable, defects must be avoided or repaired<ref>Robert Patti, "Impact of Wafer-Level 3D Stacking on the Yield of ICs" http://www.future-fab.com/documents.asp?d_ID=4415 Future Fab Intl. Volume 23, 2007 </ref>.

'''Heat''' – Thermal buildup within the stack must be prevented or dissipated.

'''Design Complexity''' – Taking full advantage of 3D requires intricate and elegant multi-level designs. Chip designers will need new [[Computer-aided design|CAD]] tools to address the 3D paradigm.<ref>"EDA's big three unready for 3D chip packaging" http://www.eetasia.com/ART_8800485666_480300_NT_fcb98510.HTM EE Times Asia October 25, 2007</ref>

== External Links ==

=== Early Products ===

*2001, Monolithic write-once memory: [http://www.eetimes.com/story/OEG20011219S0041 “Matrix preps 64-Mbyte write-once memory” EE Times]
*2004, Wafer-to-wafer RAM: [http://www.eetimes.com/news/semi/showArticle.jhtml?articleID=53700960 “MagnaChip, Tezzaron form partnership for 3D chips” EE Times]
*2007, Die-to-wafer focal plane array: [http://www.semiconductor.net/article/CA6431663.html “Ziptronix, Raytheon Prove 3-D Integration of 0.5 µm CMOS Device” Semiconductor International]

=== Organizations ===

*[http://www.3d-ic.org/ 3D-IC Alliance]
*[http://www.emc3d.org/ EMC3D]
*[http://techventure.rti.org/ RTI “TechVenture” Forum]
*[http://www.sematech.org/corporate/news/releases/20070321.htm SEMATECH]

=== Selected Press References ===

*2003, EE Design: [http://www.eedesign.com/article/showArticle.jhtml?articleId=17408808 “Three-dimensional SoCs perform for future”]
*2004, EDN: [http://www.edn.com/article/CA410764.html “3D Interconnect Technology Coming to Light”]
*2005, Semiconductor International: [http://www.semiconductor.net/article/CA604503.html “Three-Dimensional ICs Solve the Interconnect Paradox”]
*2006, Solid State Technology: [http://sst.pennnet.com/Articles/Article_Display.cfm?ARTICLE_ID=254615 “Mapping progress in 3D IC integration”]
*2007, Nikkei Electronics Asia: [http://techon.nikkeibp.co.jp/article/HONSHI/20070328/129633/ “Vertical Stacking to Redefine Chip Design”]

== References ==

<div class="references-small"><references /></div>

[[Category:Integrated circuits]]
[[Category:Semiconductor device fabrication]]
[[Category:Packaging (microfabrication)]]

LIGA (Fertigungsverfahren)

2007-12-09T20:33:01Z

Twisp:

Das deutsche [[Akronym]] '''LIGA''' oder '''LiGA''' (steht für die Verfahrensschritte '''''Li'''thographie'', '''''G'''alvanik'' und '''''A'''bformung'') bezeichnet ein Verfahren welches auf einer Kombination von [[Lithografie|Tiefenlithographie]], [[Galvanik]] und [[Abformung|Mikroabformung]] basiert. Das LIGA-Verfahren wurde Anfang der 80er Jahre am damaligen [[Kernforschungszentrum Karlsruhe]] (heutiges Forschungszentrum Karlsruhe [http://www.fzk.de]) von
einem Team unter Leitung von [[Erwin Willy Becker]] und [[Wolfgang Ehrfeld]]
<ref>"Production of Separation Nozzle Systems for Uranium Enrichment by a Combination of X-Ray Lithography and Galvanoplastics”; E. W . Becker, H. Betz, W. Ehrfeld, W. Glashauser, A. Heuberger, H.J. Michel, D. Münchmeyer, S. Pongratz, R. v. Siemens, Naturwissenschaften 69, 520-523 (1982)</ref>
im Rahmen der Entwicklung des [[Trenndüsenverfahren]]s zur [[Urananreicherung]] entwickelt, um extrem kleine Trenndüsen herstellen zu können. 
Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von Mikrostrukturen mit kleinsten Abmessungen bis zu 0,2 µm, Strukturhöhen bis 3 mm, und [[Aspektverhältnis (Strukturierung)|Aspektverhältnissen]] bis 50 (für Detailstrukturen bis 500) aus den Materialien Kunststoff, Metall oder Keramik. <ref>“Fabrication of microstructures with high aspect ratios and great structural heights by means of synchrotron radiation lithography, galvanoforming, and plastic moulding (LIGA process)”; E. W. Becker, W. Ehrfeld, P. Hagmann, A. Maner, D. Münchmeyer: Microelectronic Engineering, 4, 35-56 (1986)</ref>.
LIGA wird im Bereich der [[Mikrosystemtechnik]], nicht zuletzt der [[Mikrooptik]], angewandt, und zwar insbesondere dann, wenn Strukturen mit sehr hohen [[Aspektverhältnis]]sen zu erzeugen sind.

== Varianten ==
Je nach Art der [[Fotolithografie|Lithografie]] unterscheidet man zwischen '''Röntgen-LIGA''', bei der [[Röntgenstrahlung|Röntgenstrahlen]] (i.a. aus einem [[Synchrotron]]) verwendet werden, und '''UV-LIGA''', bei der ultraviolettes Licht wie in der gängigen Halbleitertechnologie zur Anwendung kommt. '''UV-LIGA''' wurde im letzten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts durch die Entwicklung von neuen [[Fotolack]]en, insbesondere des [[SU-8]], ermöglicht. Bis dahin war LIGA praktisch synonym mit '''Röntgen-LIGA'''.

Eine weitere Variante ist die Erzeugung eines Masters aus einem [[Silizium]]-Wafer mittels [[Fotolithografie]] und Silizium-Tiefenätzen (beispielsweise [[Advanced Silicon Etching]]® (ASE, dem sogenannten "[[Bosch-Prozess]]"), mit nachfolgender Galvanik und (ggf.) Abformung. In Anlehnung an die traditionellen LIGA-Techniken wird dieses Verfahren, das wie die '''UV-LIGA''' im letzten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts eingeführt wurde, auch als '''Silizium-LIGA''' bezeichnet.

Sowohl '''UV-LIGA''' als auch '''Silizium-LIGA''' bieten geringere Präzision als die '''Röntgen-LIGA''', erfordern aber auch in der Regel einen deutlich niedrigeren Kapitaleinsatz und werden deshalb bisweilen (im wesentlichen wertneutral) als ''Poor Man's LIGA'' bezeichnet.

== Prozessablauf ==
[[Bild:LIGA.png|thumb|300px|Prozessschritte des LIGA-Verfahrens zur Herstellung eines Form-Einsatzes für die Mikroabformung]]
# Ausgangsmaterial ist ein ebenes Substrat, zum Beispiel ein [[Silizium]]wafer oder eine polierte Scheibe aus [[Beryllium]], [[Kupfer]], [[Titan (Element)|Titan]] oder anderen Materialien. Das Substrat, soweit nicht schon elektrisch leitend, wird mit einer metallischen "[[Startschicht]]" versehen, meist durch [[Sputtern]] oder [[Aufdampfen]]. Auf die Startschicht wird ein dicker foto- oder röntgenempfindlicher [[Positivresist]] (oft [[PMMA]]) aufgebracht (Bild a).
# Der Resist wird belichtet(Bild b).
# Nach dem Entwickeln bleibt eine Negativform der Metallstruktur stehen, die in der Galvanik erzeugt werden soll (Bild c).
# In einem [[Galvanotechnik|galvanischen]] Verfahren wird ein Metall auf dem Substrat in den Bereichen abgeschieden, in denen der Resist beim Entwickeln entfernt (also die [[Startschicht]] freigelegt) worden ist (Bild d).
# Nach dem Entfernen des Resists bleiben zunächst das Substrat, die [[Startschicht]] und das galvanisch abgeschiedene Metall zurück. Jetzt gibt es verschiedene Möglichkeiten für das weitere Verfahren:
## Durch Wegätzen der [[Startschicht]] (die jetzt als [[Opferschicht]] fungiert) und eventuell des Substrats können direkt (kleine) metallische Bauteile hergestellt werden.
## Durch weitere Galvanik ("Überwachsen") und anschließendes Entfernen von Substrat und [[Startschicht]] kann aus der lithografisch erzeugten Mikrostruktur ein [[Formeinsatz]] erzeugt werden, der in ein [[Abformwerkzeug]] eingebaut wird, mit dem wiederum das letztendlich erwünschte Kunststoffbauteil abgeformt wird, beispielsweise durch [[Spritzgießen]] oder [[Heißprägen]] (Bild e+f).
## Alternativ kann der [[Formeinsatz]] direkt aus dem Substrat mit der lithografisch erzeugten Mikrostruktur herausgeschnitten werden (z.B. durch [[Funkenerosion]]) und in ein [[Abformwerkzeug]] eingebaut werden.

Wiederholt man die Schritte Belichten, Entwickeln und [[Galvanik]] mehrmals,
so kann man komplexere [[Struktur]]en entwerfen, die sich aber zum Substrat
(dem [[Wafer]]) hin verjüngen müssen, sonst würde sich das Bauteil nicht
aus der Form lösen. Dies beschränkt die Komplexität der herzustellenden
Struktur.

Benutzt man die mittels LIGA erzeugte Form zum Spritzgießen, ergibt sich
eine Besonderheit im Gegensatz zur Herstellung makroskopischer Teile:
es müssen keine Bohrungen für das Entweichen der in der Form vorhandenen
Luft vorgesehen werden, da beim Herstellen von Bauteilen einiger hundert
Mikrometer Größe die Unebenheiten der Kontaktfläche von Form und
Gegenstück für das Entweichen der Luft ausreichen. Nur die Bohrungen für
das Zuführen des zu spritzenden Materials müssen erzeugt werden.

== Materialien ==
* [[Kunststoff]]e: [[PMMA]], [[Polyoxymethylen|POM]], [[Polysulfon|PSU]], [[Polyetherketone|PEEK]], [[PVDF]], [[Polycarbonate|PC]], [[Liquid_Crystal_Polymer|LCP]], [[Polyamid|PA]], [[Polyethylen|PE]]
* [[Metalle]]: [[Nickel]], [[Kupfer]], [[Gold]], [[NiFe]], [[Nickelphosphid|NiP]]
* [[Keramik]]en: [[Blei-Zirkonat-Titanat|PZT]], [[PMNT]], [[Aluminiumoxid|Al2O3]], [[Zirkoniumoxid|ZrO2]]

== Anwendungsbeispiele ==

Mittels LIGA-Technik werden Zahnräder für Miniaturgetriebe (zum Beispiel im
Kopf eines Bohrers beim Zahnarzt) und mikrofeine Düsen für Filter hergestellt. Da insbesondere in der [[Mikrooptik]] die hohe Präzision des LIGA-Verfahrens zu Tragen kommt, gibt es viele Anwendungen in diesem Bereich; ein Beispiel ist ein kommerziell gefertigtes Mikrospektrometer [http://www.boehringer-ingelheim.de/produkte/mikrosystemtechnik/mikrooptik/nir_mikrospektrometer.jsp].

Miniaturisierte [[Getriebe]], die mittels LIGA-Technik hergestellt wurden, kann man aufgrund ihrer geringen Größe nicht schmieren. Deshalb besteht die Kunst der Entwicklung eines solchen Getriebes darin, Materialkombinationen zu finden, die selbstschmierend sind. So sind etwa zwei Zahnräder aus dem ''gleichen'' Material schlechter als die Kombination von bestimmten ''unterschiedlichen'' Materialien.

Ein Mikro-[[Elektromotor]] besteht aus [[Magnet|magnetischem]] Material, i. d. R. einer [[Nickel]]/[[Eisen]]-[[Legierung]]. Alle Bestandteile des Mikromotors werden in ''Mikrogalvanoformung'' hergestellt.

Mit LiGa-Technik (ohne Abformung) werden Präzisionsteile für Schweizer Uhren gefertigt [http://www.fzk.de/fzk/idcplg?IdcService=FZK&node=Press&document=ID_052107].

Die Umsätze mit LIGA Produkten sind jedoch, im Vergleich mit der sehr hohen öffentlichen Förderung, gering.

== Literatur ==
* W. Ehrfeld: ''Handbuch Mikrotechnik.'' Carl Hanser Verlag, München/Wien 2002, ISBN 3-446-21506-9
* W. Menz, J. Mohr: ''Mikrosystemtechnik für Ingenieure.'' VCH-Verlag, Weinheim 1997, ISBN 352730536X

== Weblinks ==
*[http://www.ca.sandia.gov/liga/index1.html Sandia National Laboratories (US-CA) (englisch)]
*[http://www.fzk.de/fzk/idcplg?IdcService=FZK&node=0329 Forschungszentrum Karlsruhe, Inst. f. Mikrostrukturtechnik (DE-BW)]
*[http://www.azm.bessy.de BESSY, Anwenderzentrum Mikrotechnik (DE-B)]

== Quellen ==
<references/>

{{DEFAULTSORT:Liga}}
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]
[[Kategorie:Mikrotechnik]]
[[Kategorie:Abkürzung|LIGA]]

[[en:LIGA]]
[[fr:Procédé_LIGA]]

Beatmung

2007-08-04T21:36:05Z

Twisp: Rechtschreibung - intermittent, oscillatory

'''Beatmung''' dient der Unterstützung oder dem Ersatz unzureichender oder nicht vorhandener [[Atmung|Spontanatmung]].
Ihre lebenserhaltende Funktion ist zentraler Bestandteil in der [[Anästhesiologie]], der [[Notfallmedizin]] und der [[Intensivmedizin]]. Es wird unterschieden zwischen der ''kontrollierten Beatmung'' und der ''assistierten Beatmung''.

Der Begriff Beatmung wird in der professionellen Notfallmedizin verwendet, in der [[Erste Hilfe|Ersten Hilfe]] spricht man von der '''[[Atemspende]]'''. Maßnahmen der [[Erste Hilfe|Ersten Hilfe]], die vom [[Ersthelfer]] (Laien) ausgeführt werden können und sollen, sind im Artikel [[Atemspende]] beschrieben.

==Klinische Anwendung==

Beatmung wird dann angewandt, wenn die Spontanatmung ausfällt ([[Apnoe (Medizin)|Apnoe]]) oder insuffizient wird.
Dies kann unter anderem in [[Narkose]], bei Vergiftungen, Kreislaufstillständen, neurologischen Erkrankungen oder Kopfverletzungen auftreten, außerdem bei Lähmung der Atemmuskulatur aufgrund von [[Rückenmark]]släsionen oder der Wirkung von Medikamenten.
Eine Reihe von [[Lunge]]nerkrankungen oder [[Thorax]]verletzungen sowie [[Herz]]krankheiten, [[Schock (Medizin)|Schock]] und [[Sepsis]] können ebenfalls eine Beatmung
erforderlich machen.

Abhängig von der klinischen Situation kann die Beatmung über wenige Minuten aber auch über Monate hinweg fortgeführt werden.
Während die Rückkehr zur Spontanatmung in der Routine-Narkose selten ein Problem darstellt, ist die Entwöhnung (das so genannte [[Weaning]]) eines Intensivpatienten nach längerer Beatmungsdauer ein schwieriger Prozess, der Tage oder Wochen in Anspruch nehmen kann.

Einige Patienten mit schweren Hirnschäden, Rückenmarksverletzungen oder neurologischen Erkrankungen erlangen die Fähigkeit zur Spontanatmung nicht zurück und bedürfen daher der andauernden Beatmung ([[Heimbeatmung]]).

==Techniken==
===Über- und Unterdruck-Beatmung===

Während der Austausch von [[Sauerstoff]] und [[Kohlendioxid]] zwischen Blut und [[Lunge|Alveolen]] durch [[Diffusion]] stattfindet und keine äußere Anstrengung erfordert, muss die Atemluft durch die [[Atemwege]] aktiv dem [[Atmung|Gasaustausch]] zugeführt werden.
Bei der Spontanatmung wird in der [[Pleurahöhle]] durch die Atemmuskulatur ein Unterdruck erzeugt. Der dabei entstehende Druckunterschied zwischen atmosphärischem Druck und intrathorakalem Druck erzeugt einen Luftstrom.
*Bei der ''Unterdruck-Beatmung'' mit [[Eiserne Lunge|Eisernen Lungen]] wird dieser Mechanismus imitiert. Die eiserne Lunge erzeugt einen Unterdruck in einer Kammer, die den Körper umschließt und am Hals abgedichtet wird.
*Alle anderen Techniken der Beatmung sind ''Überdruck-Beatmungen'': Luft wird durch externen Überdruck in die Lungen gepresst.
Bereits 1955 konnte von ''Stoffregen'' gezeigt werden, dass bei beiden Verfahren die gleiche transpulmonale Druckdifferenz besteht.

=== Mund-zu-Mund- und Beutelbeatmung ===
[[Image:Insulfation.jpg|thumb| Mund-zu-Mund-Beatmung]]
Die einfachste Form der Beatmung ist die [[Atemspende]], die in der [[Herz-Lungen-Wiederbelebung|Laienreanimation]] angewandt wird. Hierunter versteht man die Beatmung mit der Ausatemluft des Helfers, also entweder die „Mund-zu-Mund-“ oder „Mund-zu-Nase-Beatmung“.
Diese Technik ist jedoch begrenzt, da mit ihr keine mit Sauerstoff angereicherte Luft gegeben werden kann: Nur 16 Prozent Sauerstoffanteil können so erreicht werden; im Vergleich dazu hat [[Raumluft]] 21 Prozent Sauerstoff, [[Beatmungsgerät]]e können bis zu 100 Prozent Sauerstoff erreichen.
Durch den direkten Kontakt mit Körperflüssigkeiten besteht bei der ''Mund-zu-...'' Beatmung immer das geringe Risiko der Krankheitsübertragung, dieses kann man durch die Verwendung einer [[Beatmungshilfe]] minimieren.
Professionelle Helfer sollten daher zu Hilfsmitteln wie dem [[Beatmungsbeutel]] greifen, sofern die Technik beherrscht wird.
Ein ''Beatmungsbeutel'' besteht aus einer Gesichtsmaske, die über Mund und Nase des Patienten gestülpt wird, um einen dichten Abschluss zu erreichen; einem elastischen, kompressiblen Beutel und einem [[Ventil]], welches den Luftstrom lenkt. Eine Sauerstoffquelle kann an ein Reservoir am Beutel angeschlossen werden, um eine höhere Sauerstoffkonzentration zu erreichen. Diese einfache Technik kann ausreichen, einen ateminsuffizienten oder [[Apnoe (Medizin)|apnoeischen]] Patienten über Stunden zu beatmen.

===Mechanische Ventilatoren / Beatmungsgeräte===

In der Anästhesiologie und Intensivmedizin werden routinemäßig [[Beatmungsgerät]]e benutzt.
Diese Ventilatoren ermöglichen eine Vielzahl unterschiedlicher Beatmungsmodi, die von der [[Assistierte Spontanbeatmung|assistierten Spontanatmung]] (ASB) zur vollständig kontrollierten Beatmung reichen. Moderne Ventilatoren erlauben eine kontinuierliche Adaption der Invasivität entsprechend dem Zustand des Patienten.

Bei beatmeten Patienten besteht eine Neigung zum Kollaps von Alveolen ([[Atelektase]]bildung). Durch Nutzung eines [[PEEP]] (Positiv-endexspiratorischen Druckes) versucht man, die Lunge am Ende eines Atemzyklus offenzuhalten. Darüberhinaus kommt PEEP bei Krankheitsbildern wie beispielsweise [[Pneumonie]], [[ARDS]] und [[Lungenödem]] zum Einsatz.

==Sichern der Atemwege==

Mechanische Beatmung kann nur dann erfolgreich und sicher erfolgen, wenn die Atemwege des Patienten offengehalten werden und wenn die Luft ungehindert in die Lungen und wieder heraus strömen kann. Außerdem müssen Leckagen vermieden werden, damit Luftstrom und Druckverhältnisse den eingestellten Werten entsprechen.

Ein weiteres Risiko ist die [[Aspirationspneumonie]]. Bei der [[Aspiration (Medizin)|Aspiration]] gelangt Mageninhalt über die [[Speiseröhre]] (''Ösophagus'') und [[Luftröhre]] (''Trachea'') in die Lungen. Durch Verstopfung der Luftwege oder auch durch den Säuregehalt des Mageninhalts kann es zu schweren Beeinträchtigungen der Lungenfunktion kommen. Maßnahmen zur Vermeidung der Aspiration hängen von der Situation des individuellen Patienten ab - den wirksamsten Schutz bietet allerdings die [[Intubation|endotracheale Intubation]].

Eine ganze Reihe von Maßnahmen und Geräten bieten Schutz gegen den Kollaps der Atemwege, Luftleckagen und Aspiration:

* ''Gesichtsmaske'' - Bei der Wiederbelebung und der Narkose für kleinere Eingriffe ist eine Gesichtsmaske oftmals ausreichend um Luftleckagen zu verhindern. Die Atemwege des bewusstlosen Patienten werden entweder durch Manipulation des Unterkiefers oder durch Anwendung von ''nasopharyngealen'' oder ''oropharyngealen'' Tuben offengehalten. Diese garantieren einen Luftstrom durch Nase oder Mund zum [[Rachen|Pharynx]]. Eine Gesichtsmaske bietet allerdings keinerlei Schutz vor Aspiration.Gesichtsmasken werden darüberhinaus auch bei wachen Patienten zur „nicht-invasiven“ Beatmung benutzt. Ziel dieser Beatmung ist es, Unwohlsein des Patienten sowie beatmungsinduzierte Komplikationen möglichst weit zu verringern. Die NIV kommt oft bei kardialen oder pulmonalen Erkrankungen zum Einsatz.
* ''Larynxmasken'' - Die Larynxmaske (LMA) besteht aus einem Tubus mit aufblasbarem Cuff, welcher in den Pharynx eingeführt wird. Sie verursacht weniger Schmerzen im Kehlkopfbereich (dafür solche im Schlundbereich) als ein Endotrachealtubus; allerdings ist ihr Aspirationsschutz dem Endotrachealtubus deutlich unterlegen. Daher erfordert der Einsatz der LMA eine sorgfältige Auswahl und Beobachtung der in Frage kommenden Patienten. Die Larynxmaske wird in der Anästhesiologie und manchmal in der Notfallmedizin eingesetzt.
* ''Kombitubus'' - Beim Combi-Tubus handelt es sich um einen Doppellumen-Tubus, der blind vorgeschoben werden kann und so entweder (meistens) im Oesophagus oder in der Trachea zu liegen kommt. Nach Platzierung des Combi-Tubus werden der obere Cuff (im Oropharynx) und der Cuff am unteren Ende des Tubus geblockt. Da die Tubus-Spitze meist im Oesophagus liegt, wird zunächst probeweise über den oesophagealen Schenkel beatmet. Hierbei strömt die Luft über kleine Öffnungen zwischen proximalem und distalem Cuff in die Lunge. Wenn bei der Auskultation jedoch nicht über der Lunge sondern über dem [[Epigastrium]] ein Atemgeräusch festgestellt wird, so muss über den trachealen Schenkel wie bei einem gewöhnlichen Tubus beatmet werden, der obere Cuff kann in diesem Fall wieder entblockt werden. Der Combi-Tubus wird vor allem im Notfall bei Intubationsunmöglichkeit eingesetzt, da er für den Routineeinsatz zu teuer ist.
* ''[[Intubation|Endotracheale Intubation]]'' oder ugs. „Intubation“ wird oft angewandt bei einer Beatmungsdauer von Stunden bis zu Wochen. Ein Tubus wird durch entweder die Nase (nasotracheale Intubation) oder den Mund (orotracheale Intubation) eingeführt und in die Luftröhre vorgeschoben. In den meisten Fällen kommen Tuben mit aufblasbarem Cuff zum Leckage- und Aspirationsschutz zum Einsatz. Endotrachealtuben verursachen oft Schmerzen und Hustenreiz. Sofern ein Patient also nicht bewusstlos oder aus anderen Gründen anästhesiert ist, werden zur besseren Toleranz des Tubus meistens Medikamente gegeben (z. B. [[Sedierung|Sedativa]], [[Opiat]]e, selten [[Muskelrelaxantien]]).
* ''[[Tracheotomie]]'' - Wenn klar wird, dass eine Beatmung über einen längeren Zeitraum erforderlich ist, kann der Tracheotomie der Vorzug gegeben werden. Eine Tracheotomie ist ein chirurgisch angelegter Zugang zur Luftröhre. Trachealkanülen werden meist gut toleriert, oftmals auch ohne Gabe von Sedativa. Langzeitschäden im Sinne von Luftröhrenverengungen (Trachealstenosen) sind jedoch nicht selten. Die Abwägung zwischen Langzeitintubation und Tracheotomie spaltet die Intensivmediziner seit über 40 Jahren in zwei Lager.
:(''Anm.: Die Terminologie für diese Prozedur ist etwas verwirrend. Als „Tracheo'''t'''omie“ wird oft der chirurgische Eingriff bezeichnet, als „Tracheo'''st'''omie“ die minimalinvasive Variante dieses Eingriffs (Dilatationstracheostomie), während das „Tracheo'''st'''oma“ das Ergebnis der Operation ist''.)

==Beatmungsinduzierte Lungenschäden und lungenprotektive Beatmung==

Im Allgemeinen wird die Prognose des Beatmungspatienten von der zugrundeliegenden Erkrankung und deren Antwort auf die Therapie bestimmt. Aber auch die Beatmung selbst kann ernsthafte Probleme verursachen, die ihrerseits den Aufenthalt auf einer Intensivstation verlängern und manchmal zu bleibenden Schäden oder gar zum Tod führen können. Daher ist es wünschenswert, die Beatmungsdauer so kurz wie möglich zu halten.

[[Infektion|Infektiöse]] Komplikationen, hier besonders [[Pneumonie]]n, treten bei einer Vielzahl von Patienten, die länger als einige Tage beatmet bleiben, auf. Die endotracheale Intubation unterläuft die natürlichen Abwehrmechanismen gegen Lungeninfektionen, insbesondere den Prozess der „mukozilliären [[Clearance (Medizin)|Clearance]]“. Dieser kontinuierliche Transport von Sekreten aus den Lungen in die oberen [[Bronchialsystem|Luftwege]] dient der Abfuhr von [[Bakterien]] und Fremkörpern. Die intubationsbedingte Ausschaltung dieses Mechanismus gilt als Hauptfaktor bei der Entstehung von Pneumonien.

Es gibt Hinweise darauf, dass [[Sauerstoff]] in höheren Konzentrationen (> 40 %) auf Dauer selbst zu Schäden am Lungengewebe beatmeter Patienten führen kann. Daher empfiehlt es sich, die niedrigste angemessene Sauerstoff-Konzentration einzustellen. Allerdings kann bei Patienten mit schweren Störungen des pulmonalen Gasaustausches eine hohe Sauerstoffkonzentration überlebensnotwendig sein.

Die meisten Beatmungsformen gründen auf der Anwendung von Überdruck auf die Lungen. Das Gewebe erkrankter Lungen kann durch die dabei entstehende mechanische Belastung (Überdehnung, Scherkräfte, zu hohe Plateaudrücke, zu niedriger PEEP) sowie durch entzündliche Prozesse zusätzlich geschädigt werden. Die dadurch verursachte Verschlechterung des pulmonalen Gasaustauschs erfordert dann wiederum eine noch aggressivere Beatmung.

„Lungenprotektive Beatmung“ ist ein Sammelbegriff für Strategien zur Minimierung der beatmungsinduzierten Lungenschäden. Viele von ihnen basieren auf Ventilatoreinstellungen zur Vermeidung der Überdehnung und zyklischem Kollabieren der Lungen.

== Grundlagen der maschinellen Beatmung ==

Grundsätzlich wird unterschieden zwischen der ''kontrollierten'' (mandatorischen) Beatmung, bei der die Atemarbeit des [[Patient|Patienten]] vollständig übernommen wird und der ''unterstützten'' (augmentierten) Spontanatmung, bei der [[Atemfrequenz]] und Atemtiefe, also das Atemhubvolumen, durch den Patienten kontrolliert werden.

Die mandatorische [[Ventilation]] lässt sich in ''volumengesteuerte mechanische Ventilation'', ''druckkontrollierte mechanische Ventilation'' und ''demandatorische mechanische Ventilation'' unterteilen.
* Bei erster wird festgelegt, wieviel Luft der Patient [[Inspiration|einatmet]]. Es resultieren Druckverhältnisse in der [[Lunge]], die sich aus deren Zustand und dem eingeatmeten [[Volumen]] ergeben. Beatmungsformen sind beispielsweise ''[[CMV-Beatmung|CMV]]'' und ''[[(S)IMV-Beatmung|(S)IMV]]''.
* Die druckkontrollierte Ventilation legt fest, wieviel [[Druck (Physik)|Druck]] in der Lunge vorherrschen darf und ordnet das Atemzugvolumen unter. Das heißt, der maximale Druck in der Lunge ist konstant, während das Volumen variiert. Auch diese Form lässt sich mit ''CMV'' und ''SIMV'' festlegen.
* Demandatorische Ventilation ist eine Mischform der beiden vorgenannten, es lässt sich sowohl das einzuatmende Volumen als auch eine Druckgrenze festlegen. Bei dieser Form besteht Volumeninkonstanz; Eigenventilation des Patienten ist möglich aber nicht zwingend. Als bevorzugte Beatmungsform hat sich ''[[BIPAP-Beatmung|BIPAP]]'' durchgesetzt. Je nach Hersteller des Beatmungsgerätes wird BIPAP auch als ''Bi-Vent'' ,Bi-Level oder ''BIPHASE'' bezeichnet.

Augmentierte Spontanatmung kann man in ''CPAP'', ''Druckunterstützung'' und ''proportionaler Druckunterstützung'' finden.
* [[CPAP-Beatmung|CPAP]] bietet keine Atemassistenz. Der Patient muss selbständig atmen, es wird ihm nur ein Druck im Beatmungssystem zur Verfügung gestellt, an dem er sich bedienen kann.
* Druckunterstützung gibt Assistenz bei der Atmung. Diese Hilfestellung ist konstant, also bei jedem Atemzug im gleichen Maße vorhanden. [[Assistierte Spontanbeatmung|ASB]] ist die Methode der Wahl.
* Die proportionale Druckunterstützung [[PPS-Beatmung|PPS]] ist eine adaptierte Atemassistenz, richtet sich in der Unterstützung nach dem Patienten und ist inkonstant, also bei jedem Atemzug unterschiedlich.

''Intermittierende mandatorische Ventilation'' ist die Mischform von mandatorischer und augmentierter Ventilation. Der Beatmete kontrolliert Frequenz und Atemtiefe. In aller Regel erfolgt die Atemunterstützung durch ASB.

== [[Nomenklatur]] der maschinellen Beatmung und Atmungsunterstützung ==

Aufgrund einer fehlenden Standardisierung auf dem Gebiet der maschinellen Beatmung und der hohen Anzahl von Anbietern sind diverse Bezeichnungen für Beatmungsformen entstanden. Diese Bezeichnungen beziehen sich zum Teil auf identische Beatmungsformen. Sie können jedoch auch von Hersteller zu Hersteller unterschiedliche Ausprägung und Bedeutung haben. Folgende Aufzählung ist nicht abschließend:

* ''[[Assistierte Spontanbeatmung|ASB]]'' Assisted Spontaneous Breathing -- unterstützte Spontanbeatmung, auch ''ASV'' = Assisted Spontaneous Ventilation
* ''[[Adaptive Support ventilation|ASV]]'' Adaptive Support Ventilation -- closed-loop Beatmung, eine Weiterentwicklung von [[MMV-Beatmung|MMV]]
* ''[[Assistierte Spontanbeatmung|PSV]]'' Pressure Support Ventilation -- unterstützte Spontanbeatmung, siehe auch ''ASB''
* ''[[APRV-Beatmung|APRV]]'' Airway Pressure Release Ventilation
* ''[[CPAP-Beatmung|CPAP]]'' Continuous Positive Airway Pressure -- kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck
* ''[[BIPAP-Beatmung|BIPAP]]'' Biphasic Positive Airway Pressure -- zweiphasische positive Atem-Druckunterstützung
* ''[[TNI-Therapie|TNI]]'' Therapie mit Nasaler Insufflation -- nasale High-Flow-Beatmung zur Atmungsunterstützung
* ''[[CPPV-Beatmung|CPPV]]'' Continuous Positive Pressure Ventilation -- kontinuierliche Überdruckbeatmung
* ''[[CMV-Beatmung|CMV]]'' Continuous Mandatory Ventilation -- kontinuierliche, vollständig mechanische Ventilation
* ''[[PCMV-Beatmung|PCMV (P-CMV)]]'' Pressure Controlled Mandatory Ventilation -- druckgesteuerte, vollständig mechanische Ventilation
* ''[[VCMV-Beatmung|VCMV (V-CMV)]]'' Volume Controlled Mandatory Ventilation -- volumengesteuerte, vollständig mechanische Ventilation
* ''[[PC-Beatmung|PC]]'' Pressure Control -- druckgesteuerte, vollständig mechanische Ventilation
* ''[[PCV-Beatmung|PCV]]'' Pressure Controlled Ventilation -- druckgesteuerte, vollständig mechanische Ventilation
* ''[[VCV-Beatmung|VCV]]'' Volume Controlled Ventilation -- volumengesteuerte, vollständig mechanische Ventilation
* ''[[S-CPPV-Beatmung|S-CPPV]]'' Synchronized Continuous Positive Pressure Ventilation -- synchronisierte kontinuierliche Überdruckbeatmung
* ''[[EPAP-Beatmung|EPAP]]'' Expiratory Positive Airway Pressure -- positiver exspiratorischer Atemwegsdruck
* ''[[HFPPV-Beatmung|HFPPV]]'' High Frequency Positive Pressure Ventilation -- Hochfrequenzüberdruckbeatmung
* ''[[HFOV-Beatmung|HFOV]]'' High Frequency Oscillatory Ventilation -- Hochfrequenzbeatmung
* ''[[HFV-Beatmung|HFV]]'' High Frequency Ventilation -- Hochfrequenzbeatmung
* ''[[ILV-Beatmung|ILV]]'' Independent Lung Ventilation -- seitengetrennte Überdruckbeatmung
* ''[[IPAP-Beatmung|IPAP]]'' Inspiratory Positive Airway Pressure -- positiver inspiratorischer Atemwegsdruck
* ''[[IPPV-Beatmung|IPPV]]'' Intermittend Positive Pressure Ventilation -- intermittierende Überdruckbeatmung
* ''[[S-IPPV-Beatmung|S-IPPV]]'' Synchronized Intermittent Positive Pressure Ventilation -- synchronisierte intermittierende Überdruckbeatmung
* ''[[IRV-Beatmung|IRV]]'' Inversed Ratio Ventilation -- Beatmung mit umgekehrten Atemphasen/Zeit-Verhältnis
* ''[[LFPPV-Beatmung|LFPPV]]'' Low Frequency Positive Pressure Ventilation -- Niedrigfrequenzüberdruckbeatmung
* ''[[MMV-Beatmung|MMV]]'' Mandatory Minute Volume -- (vorgegebenes) maschinelles Minutenvolumen
* ''[[PEEP]]'' Positive Endexpiratory Pressure -- positiver endexspiratorischer Druck
* ''[[PNPV-Beatmung|PNPV]]'' Positive Negative Pressure Ventilation -- Wechseldruckbeatmung
* ''[[(S)IMV-Beatmung|(S)IMV]]'' (Synchronized) Intermittent Mandatory Ventilation -- (synchronisierte) intermittierende maschinelle Beatmung
* ''[[ZAP-Beatmung|ZAP]]'' Zero Airway Pressure -- Spontanatmung unter Atmosphärendruck
* ''[[PPS-Beatmung|PPS]]'' Proportional Pressure Support -- proportionale druckunterstützte Beatmung
* ''[[Automatische Tubuskompensation|ATC]]'' Automatic Tube Compensation -- Automatische Tubuskompensation

==Beatmungsparameter==

Die Einstellung der Beatmungsparameter erfolgt ausgehend von Größe, Gewicht und klinischem Zustand des Patienten und wird anhand von [[Klinik]], [[Vitalparameter]] und [[Blutgasanalyse]]n validiert.

Die wichtigsten Beatmungsparameter sind unter anderem:

=== Sauerstoffkonzentration (FiO2) ===
Die Sauerstoffkonzentration ist (abhängig vom Hersteller) in Grenzen von 21 % bis 100 % am Gasgemisch einstellbar. Eine Beatmung mit 100 % Sauerstoff wird bei lebensbedrohlichen Zuständen vorgenommen, bei der Präoxigenierung vor einer Intubation, vor endotrachealem Absaugen des Patienten und im Rettungsdienst.

=== Atemfrequenz ===
Die [[Atemfrequenz]] beschreibt die Anzahl der applizierten Beatmungszyklen pro Minute, der Einstellbereich beträgt <math>4 \ldots 150 \, \frac{1}{\mathrm{min}}</math>. Speziell für [[Neonatologie]] entwickelte Geräte erreichen weitaus höhere Beatmungsfrequenzen. Der typische Einstellbereich liegt bei etwa <math> 8 \ldots 15 \, \frac{1}{\mathrm{min}}</math>.

Die Atemfrequenz kann auf einen Absolutwert oder auf einen Minimalwert eingestellt werden. Die Einstellung auf einen Minimalwert wird verwendet, um eine assistierte Beatmung durchzuführen.

=== Tidalvolumen ===
Das Tidalvolumen (Atemzugvolumen, kurz AZV) ist das eingestellte Volumen, das pro Atemhub appliziert werden soll. Das Tidalvolumen der selbstständigen Spontanatmung beträgt beim Erwachsenen etwa 0,5 l. Bei der Beatmung kann dieser Wert genau auf den Patienten eingestellt werden, man kann sich hierbei an die Faustformel <math> 7 \frac{\mathrm{ml}}{\mathrm{kg}}</math> halten. Dieser Parameter ist der wichtigste Parameter bei volumenabhängiger Beatmung.

=== Atemminutenvolumen ===
Das Atemminutenvolumen gibt das Volumen an, das pro Minute appliziert wird. Es hängt stark von der gewählten Beatmungsform ab.

<math> AMV = f \cdot Tidalvolumen </math>

Typische Einstellwerte sind hier <math> 5 \ldots 6\, \frac{\mathrm{l}}{\mathrm{min}}</math>

=== Inspirationsflow (kurz Flow)===
Der Flow ist der Wert für die Menge des in den Patienten einfließenden Gases bezogen auf die Zeit. Ein hoher Flow sorgt also für eine schnelle Belüftung, ein niedriger für eine bessere Verteilung der Atemgase in der Lunge. Der Flow wird also so gering wie möglich gewählt und nur so hoch wie nötig. Der Inspirationsflow kann konstant, abnehmend (dezelerierend) oder zunehmend (akzelerierend) sein. Vorteile dieser unterschiedlichen Flowformen werden seit 40 Jahren kontrovers diskutiert.

=== Maximaler Inspirationsdruck ===
==== p max bei volumenkontrollierter Beatmung ====
Bei der volumengesteuerten Beatmung mit konstantem Flow ergibt sich ein kurzfristiger Spitzendruck, der in der Plateauphase (inspiratory hold) auf den sogenannten Plateaudruck abfällt. Die inspiratorischen Beatmungsdrücke sind bei der volumengesteuerten Beatmung ein Freiheitsgrad und abhängig von Tidalvolumen, Widerstand (Resistance) und Dehnbarkeit (Compliance) der Lunge.

==== p max bei druckkontrollierter Beatmung ====
Der eingestellte Druck (p max) wird durch einen hohen Flow am Anfang der Inspirationsphase rasch erreicht, dann nimmt der Flow wieder ab. Es kann nachfolgend so lange Beatmungsgasgemisch vom Gerät zugeführt werden, bis die Inspirationszeit abgelaufen ist. Hier ist das Tidalvolumen der Freiheitsgrad. Der Flow wird bei dieser Form als ''dezelerierender'' (langsamer werdender) Flow bezeichnet.

==Adjuvante Maßnahmen==
* ''Lagerungsdrainagen''
* ''[[Physiotherapie]]''
* ''Bauchlagerung''
* ''[[ECMO|Extrakorporale Membranoxygenation]]''
* ''pECLA'' - [[Pumpenlose extrakorporale Membranoxygenation]]
* [[Flüssigkeitsbeatmung]] (engl. ''liquid ventilation'')

== Geschichte ==

Frühe Beschreibungen verschiedener Maßnahmen zur Beatmung finden sich bei [[Hippokrates von Kós|Hippokrates]], [[Avicenna]] und [[Paracelsus]]. Aus dem 1. Jahrhundert v. Chr. berichten römische Ärzte sogar von einer [[Tracheotomie]].
[[1763]] wandte [[Smellie]] ein flexibles Metallröhrchen zur Intubation der Trachea an, [[Fothergill]] nahm einen Blasebalg zu Hilfe.
[[1876]] wurde die erste [[Eiserne Lunge]] gebaut, die bis weit ins 20. Jahrhundert hinein von großer Bedeutung sein sollte.
Um die Jahrhundertwende entstand die [[Laryngoskop]]ie und bereitete den Weg für die heute übliche endotracheale Intubation. Um die Mitte des 20. Jahrhunderts entstanden die ersten maschinellen Respiratoren der Firmen Bennet, Bird, Blease, [[Drägerwerk|Dräger]], Engström, Emerson usw.

==Siehe auch==
[[Atmung]] - [[Beatmungsgerät]]- [[Herz-Lungen-Wiederbelebung|Kardiopulmonale Reanimation]] - [[Intensivstation]] - [[Lungensimulator]]

==Literatur==
* Keifert, H. "DAS BEATMUNGSBUCH - Invasive Beatmung in Theorie und Praxis", WK-Verlag (4.Auflage, 2007), ISBN 978-3-9811420-0-6
* Larsen, R., [[Thomas Ziegenfuß|Ziegenfuß, T.]]: ''Beatmung - Grundlagen und Praxis'', Springer, Heidelberg (1999)ISBN 3540654364
* Oczenski, W., Andel, H., Werba, A.: ''Atmen - Atemhilfen'', Thieme, Stuttgart (2003) ISBN 3131376961
* Müller, E.: ''Beatmung'', Thieme, Stuttgart (2000) ISBN 3131102411
* Becker, H., Schönhofer, B., Burchardi, H.: ''Nicht-invasive Beatmung'', Thieme, Stuttgart (2002) ISBN 3131378514
* Schäfer, S, Kirsch, F. Scheuermann, G, Wagner, R..: ''Fachpflege Beatmung'', Elsevier (2005) ISBN 3437251821

==Weblinks==
*[http://www.2care.at/Artikel/Intensivpflege/Beatmungsformen/ Übersicht über Beatmungsformen]
*[http://www.berlin.ptb.de/8/83/831/jv1/Sim08.html Beatmungssimulation der Physikalisch-technischen Bundesanstalt]
* [http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/278318.html www.wissenschaft.de: Warum Kohlendioxid im Notfall beim Atmen hilft]

{{Gesundheitshinweis}}

[[Kategorie:Beatmung| ]]

[[en:Mechanical ventilation]]
[[fr:ventilation artificielle]]
[[it:Respirazione artificiale]]

Beatmung

2007-08-04T21:28:49Z

Twisp: Rechtschreibung - Controlled

'''Beatmung''' dient der Unterstützung oder dem Ersatz unzureichender oder nicht vorhandener [[Atmung|Spontanatmung]].
Ihre lebenserhaltende Funktion ist zentraler Bestandteil in der [[Anästhesiologie]], der [[Notfallmedizin]] und der [[Intensivmedizin]]. Es wird unterschieden zwischen der ''kontrollierten Beatmung'' und der ''assistierten Beatmung''.

Der Begriff Beatmung wird in der professionellen Notfallmedizin verwendet, in der [[Erste Hilfe|Ersten Hilfe]] spricht man von der '''[[Atemspende]]'''. Maßnahmen der [[Erste Hilfe|Ersten Hilfe]], die vom [[Ersthelfer]] (Laien) ausgeführt werden können und sollen, sind im Artikel [[Atemspende]] beschrieben.

==Klinische Anwendung==

Beatmung wird dann angewandt, wenn die Spontanatmung ausfällt ([[Apnoe (Medizin)|Apnoe]]) oder insuffizient wird.
Dies kann unter anderem in [[Narkose]], bei Vergiftungen, Kreislaufstillständen, neurologischen Erkrankungen oder Kopfverletzungen auftreten, außerdem bei Lähmung der Atemmuskulatur aufgrund von [[Rückenmark]]släsionen oder der Wirkung von Medikamenten.
Eine Reihe von [[Lunge]]nerkrankungen oder [[Thorax]]verletzungen sowie [[Herz]]krankheiten, [[Schock (Medizin)|Schock]] und [[Sepsis]] können ebenfalls eine Beatmung
erforderlich machen.

Abhängig von der klinischen Situation kann die Beatmung über wenige Minuten aber auch über Monate hinweg fortgeführt werden.
Während die Rückkehr zur Spontanatmung in der Routine-Narkose selten ein Problem darstellt, ist die Entwöhnung (das so genannte [[Weaning]]) eines Intensivpatienten nach längerer Beatmungsdauer ein schwieriger Prozess, der Tage oder Wochen in Anspruch nehmen kann.

Einige Patienten mit schweren Hirnschäden, Rückenmarksverletzungen oder neurologischen Erkrankungen erlangen die Fähigkeit zur Spontanatmung nicht zurück und bedürfen daher der andauernden Beatmung ([[Heimbeatmung]]).

==Techniken==
===Über- und Unterdruck-Beatmung===

Während der Austausch von [[Sauerstoff]] und [[Kohlendioxid]] zwischen Blut und [[Lunge|Alveolen]] durch [[Diffusion]] stattfindet und keine äußere Anstrengung erfordert, muss die Atemluft durch die [[Atemwege]] aktiv dem [[Atmung|Gasaustausch]] zugeführt werden.
Bei der Spontanatmung wird in der [[Pleurahöhle]] durch die Atemmuskulatur ein Unterdruck erzeugt. Der dabei entstehende Druckunterschied zwischen atmosphärischem Druck und intrathorakalem Druck erzeugt einen Luftstrom.
*Bei der ''Unterdruck-Beatmung'' mit [[Eiserne Lunge|Eisernen Lungen]] wird dieser Mechanismus imitiert. Die eiserne Lunge erzeugt einen Unterdruck in einer Kammer, die den Körper umschließt und am Hals abgedichtet wird.
*Alle anderen Techniken der Beatmung sind ''Überdruck-Beatmungen'': Luft wird durch externen Überdruck in die Lungen gepresst.
Bereits 1955 konnte von ''Stoffregen'' gezeigt werden, dass bei beiden Verfahren die gleiche transpulmonale Druckdifferenz besteht.

=== Mund-zu-Mund- und Beutelbeatmung ===
[[Image:Insulfation.jpg|thumb| Mund-zu-Mund-Beatmung]]
Die einfachste Form der Beatmung ist die [[Atemspende]], die in der [[Herz-Lungen-Wiederbelebung|Laienreanimation]] angewandt wird. Hierunter versteht man die Beatmung mit der Ausatemluft des Helfers, also entweder die „Mund-zu-Mund-“ oder „Mund-zu-Nase-Beatmung“.
Diese Technik ist jedoch begrenzt, da mit ihr keine mit Sauerstoff angereicherte Luft gegeben werden kann: Nur 16 Prozent Sauerstoffanteil können so erreicht werden; im Vergleich dazu hat [[Raumluft]] 21 Prozent Sauerstoff, [[Beatmungsgerät]]e können bis zu 100 Prozent Sauerstoff erreichen.
Durch den direkten Kontakt mit Körperflüssigkeiten besteht bei der ''Mund-zu-...'' Beatmung immer das geringe Risiko der Krankheitsübertragung, dieses kann man durch die Verwendung einer [[Beatmungshilfe]] minimieren.
Professionelle Helfer sollten daher zu Hilfsmitteln wie dem [[Beatmungsbeutel]] greifen, sofern die Technik beherrscht wird.
Ein ''Beatmungsbeutel'' besteht aus einer Gesichtsmaske, die über Mund und Nase des Patienten gestülpt wird, um einen dichten Abschluss zu erreichen; einem elastischen, kompressiblen Beutel und einem [[Ventil]], welches den Luftstrom lenkt. Eine Sauerstoffquelle kann an ein Reservoir am Beutel angeschlossen werden, um eine höhere Sauerstoffkonzentration zu erreichen. Diese einfache Technik kann ausreichen, einen ateminsuffizienten oder [[Apnoe (Medizin)|apnoeischen]] Patienten über Stunden zu beatmen.

===Mechanische Ventilatoren / Beatmungsgeräte===

In der Anästhesiologie und Intensivmedizin werden routinemäßig [[Beatmungsgerät]]e benutzt.
Diese Ventilatoren ermöglichen eine Vielzahl unterschiedlicher Beatmungsmodi, die von der [[Assistierte Spontanbeatmung|assistierten Spontanatmung]] (ASB) zur vollständig kontrollierten Beatmung reichen. Moderne Ventilatoren erlauben eine kontinuierliche Adaption der Invasivität entsprechend dem Zustand des Patienten.

Bei beatmeten Patienten besteht eine Neigung zum Kollaps von Alveolen ([[Atelektase]]bildung). Durch Nutzung eines [[PEEP]] (Positiv-endexspiratorischen Druckes) versucht man, die Lunge am Ende eines Atemzyklus offenzuhalten. Darüberhinaus kommt PEEP bei Krankheitsbildern wie beispielsweise [[Pneumonie]], [[ARDS]] und [[Lungenödem]] zum Einsatz.

==Sichern der Atemwege==

Mechanische Beatmung kann nur dann erfolgreich und sicher erfolgen, wenn die Atemwege des Patienten offengehalten werden und wenn die Luft ungehindert in die Lungen und wieder heraus strömen kann. Außerdem müssen Leckagen vermieden werden, damit Luftstrom und Druckverhältnisse den eingestellten Werten entsprechen.

Ein weiteres Risiko ist die [[Aspirationspneumonie]]. Bei der [[Aspiration (Medizin)|Aspiration]] gelangt Mageninhalt über die [[Speiseröhre]] (''Ösophagus'') und [[Luftröhre]] (''Trachea'') in die Lungen. Durch Verstopfung der Luftwege oder auch durch den Säuregehalt des Mageninhalts kann es zu schweren Beeinträchtigungen der Lungenfunktion kommen. Maßnahmen zur Vermeidung der Aspiration hängen von der Situation des individuellen Patienten ab - den wirksamsten Schutz bietet allerdings die [[Intubation|endotracheale Intubation]].

Eine ganze Reihe von Maßnahmen und Geräten bieten Schutz gegen den Kollaps der Atemwege, Luftleckagen und Aspiration:

* ''Gesichtsmaske'' - Bei der Wiederbelebung und der Narkose für kleinere Eingriffe ist eine Gesichtsmaske oftmals ausreichend um Luftleckagen zu verhindern. Die Atemwege des bewusstlosen Patienten werden entweder durch Manipulation des Unterkiefers oder durch Anwendung von ''nasopharyngealen'' oder ''oropharyngealen'' Tuben offengehalten. Diese garantieren einen Luftstrom durch Nase oder Mund zum [[Rachen|Pharynx]]. Eine Gesichtsmaske bietet allerdings keinerlei Schutz vor Aspiration.Gesichtsmasken werden darüberhinaus auch bei wachen Patienten zur „nicht-invasiven“ Beatmung benutzt. Ziel dieser Beatmung ist es, Unwohlsein des Patienten sowie beatmungsinduzierte Komplikationen möglichst weit zu verringern. Die NIV kommt oft bei kardialen oder pulmonalen Erkrankungen zum Einsatz.
* ''Larynxmasken'' - Die Larynxmaske (LMA) besteht aus einem Tubus mit aufblasbarem Cuff, welcher in den Pharynx eingeführt wird. Sie verursacht weniger Schmerzen im Kehlkopfbereich (dafür solche im Schlundbereich) als ein Endotrachealtubus; allerdings ist ihr Aspirationsschutz dem Endotrachealtubus deutlich unterlegen. Daher erfordert der Einsatz der LMA eine sorgfältige Auswahl und Beobachtung der in Frage kommenden Patienten. Die Larynxmaske wird in der Anästhesiologie und manchmal in der Notfallmedizin eingesetzt.
* ''Kombitubus'' - Beim Combi-Tubus handelt es sich um einen Doppellumen-Tubus, der blind vorgeschoben werden kann und so entweder (meistens) im Oesophagus oder in der Trachea zu liegen kommt. Nach Platzierung des Combi-Tubus werden der obere Cuff (im Oropharynx) und der Cuff am unteren Ende des Tubus geblockt. Da die Tubus-Spitze meist im Oesophagus liegt, wird zunächst probeweise über den oesophagealen Schenkel beatmet. Hierbei strömt die Luft über kleine Öffnungen zwischen proximalem und distalem Cuff in die Lunge. Wenn bei der Auskultation jedoch nicht über der Lunge sondern über dem [[Epigastrium]] ein Atemgeräusch festgestellt wird, so muss über den trachealen Schenkel wie bei einem gewöhnlichen Tubus beatmet werden, der obere Cuff kann in diesem Fall wieder entblockt werden. Der Combi-Tubus wird vor allem im Notfall bei Intubationsunmöglichkeit eingesetzt, da er für den Routineeinsatz zu teuer ist.
* ''[[Intubation|Endotracheale Intubation]]'' oder ugs. „Intubation“ wird oft angewandt bei einer Beatmungsdauer von Stunden bis zu Wochen. Ein Tubus wird durch entweder die Nase (nasotracheale Intubation) oder den Mund (orotracheale Intubation) eingeführt und in die Luftröhre vorgeschoben. In den meisten Fällen kommen Tuben mit aufblasbarem Cuff zum Leckage- und Aspirationsschutz zum Einsatz. Endotrachealtuben verursachen oft Schmerzen und Hustenreiz. Sofern ein Patient also nicht bewusstlos oder aus anderen Gründen anästhesiert ist, werden zur besseren Toleranz des Tubus meistens Medikamente gegeben (z. B. [[Sedierung|Sedativa]], [[Opiat]]e, selten [[Muskelrelaxantien]]).
* ''[[Tracheotomie]]'' - Wenn klar wird, dass eine Beatmung über einen längeren Zeitraum erforderlich ist, kann der Tracheotomie der Vorzug gegeben werden. Eine Tracheotomie ist ein chirurgisch angelegter Zugang zur Luftröhre. Trachealkanülen werden meist gut toleriert, oftmals auch ohne Gabe von Sedativa. Langzeitschäden im Sinne von Luftröhrenverengungen (Trachealstenosen) sind jedoch nicht selten. Die Abwägung zwischen Langzeitintubation und Tracheotomie spaltet die Intensivmediziner seit über 40 Jahren in zwei Lager.
:(''Anm.: Die Terminologie für diese Prozedur ist etwas verwirrend. Als „Tracheo'''t'''omie“ wird oft der chirurgische Eingriff bezeichnet, als „Tracheo'''st'''omie“ die minimalinvasive Variante dieses Eingriffs (Dilatationstracheostomie), während das „Tracheo'''st'''oma“ das Ergebnis der Operation ist''.)

==Beatmungsinduzierte Lungenschäden und lungenprotektive Beatmung==

Im Allgemeinen wird die Prognose des Beatmungspatienten von der zugrundeliegenden Erkrankung und deren Antwort auf die Therapie bestimmt. Aber auch die Beatmung selbst kann ernsthafte Probleme verursachen, die ihrerseits den Aufenthalt auf einer Intensivstation verlängern und manchmal zu bleibenden Schäden oder gar zum Tod führen können. Daher ist es wünschenswert, die Beatmungsdauer so kurz wie möglich zu halten.

[[Infektion|Infektiöse]] Komplikationen, hier besonders [[Pneumonie]]n, treten bei einer Vielzahl von Patienten, die länger als einige Tage beatmet bleiben, auf. Die endotracheale Intubation unterläuft die natürlichen Abwehrmechanismen gegen Lungeninfektionen, insbesondere den Prozess der „mukozilliären [[Clearance (Medizin)|Clearance]]“. Dieser kontinuierliche Transport von Sekreten aus den Lungen in die oberen [[Bronchialsystem|Luftwege]] dient der Abfuhr von [[Bakterien]] und Fremkörpern. Die intubationsbedingte Ausschaltung dieses Mechanismus gilt als Hauptfaktor bei der Entstehung von Pneumonien.

Es gibt Hinweise darauf, dass [[Sauerstoff]] in höheren Konzentrationen (> 40 %) auf Dauer selbst zu Schäden am Lungengewebe beatmeter Patienten führen kann. Daher empfiehlt es sich, die niedrigste angemessene Sauerstoff-Konzentration einzustellen. Allerdings kann bei Patienten mit schweren Störungen des pulmonalen Gasaustausches eine hohe Sauerstoffkonzentration überlebensnotwendig sein.

Die meisten Beatmungsformen gründen auf der Anwendung von Überdruck auf die Lungen. Das Gewebe erkrankter Lungen kann durch die dabei entstehende mechanische Belastung (Überdehnung, Scherkräfte, zu hohe Plateaudrücke, zu niedriger PEEP) sowie durch entzündliche Prozesse zusätzlich geschädigt werden. Die dadurch verursachte Verschlechterung des pulmonalen Gasaustauschs erfordert dann wiederum eine noch aggressivere Beatmung.

„Lungenprotektive Beatmung“ ist ein Sammelbegriff für Strategien zur Minimierung der beatmungsinduzierten Lungenschäden. Viele von ihnen basieren auf Ventilatoreinstellungen zur Vermeidung der Überdehnung und zyklischem Kollabieren der Lungen.

== Grundlagen der maschinellen Beatmung ==

Grundsätzlich wird unterschieden zwischen der ''kontrollierten'' (mandatorischen) Beatmung, bei der die Atemarbeit des [[Patient|Patienten]] vollständig übernommen wird und der ''unterstützten'' (augmentierten) Spontanatmung, bei der [[Atemfrequenz]] und Atemtiefe, also das Atemhubvolumen, durch den Patienten kontrolliert werden.

Die mandatorische [[Ventilation]] lässt sich in ''volumengesteuerte mechanische Ventilation'', ''druckkontrollierte mechanische Ventilation'' und ''demandatorische mechanische Ventilation'' unterteilen.
* Bei erster wird festgelegt, wieviel Luft der Patient [[Inspiration|einatmet]]. Es resultieren Druckverhältnisse in der [[Lunge]], die sich aus deren Zustand und dem eingeatmeten [[Volumen]] ergeben. Beatmungsformen sind beispielsweise ''[[CMV-Beatmung|CMV]]'' und ''[[(S)IMV-Beatmung|(S)IMV]]''.
* Die druckkontrollierte Ventilation legt fest, wieviel [[Druck (Physik)|Druck]] in der Lunge vorherrschen darf und ordnet das Atemzugvolumen unter. Das heißt, der maximale Druck in der Lunge ist konstant, während das Volumen variiert. Auch diese Form lässt sich mit ''CMV'' und ''SIMV'' festlegen.
* Demandatorische Ventilation ist eine Mischform der beiden vorgenannten, es lässt sich sowohl das einzuatmende Volumen als auch eine Druckgrenze festlegen. Bei dieser Form besteht Volumeninkonstanz; Eigenventilation des Patienten ist möglich aber nicht zwingend. Als bevorzugte Beatmungsform hat sich ''[[BIPAP-Beatmung|BIPAP]]'' durchgesetzt. Je nach Hersteller des Beatmungsgerätes wird BIPAP auch als ''Bi-Vent'' ,Bi-Level oder ''BIPHASE'' bezeichnet.

Augmentierte Spontanatmung kann man in ''CPAP'', ''Druckunterstützung'' und ''proportionaler Druckunterstützung'' finden.
* [[CPAP-Beatmung|CPAP]] bietet keine Atemassistenz. Der Patient muss selbständig atmen, es wird ihm nur ein Druck im Beatmungssystem zur Verfügung gestellt, an dem er sich bedienen kann.
* Druckunterstützung gibt Assistenz bei der Atmung. Diese Hilfestellung ist konstant, also bei jedem Atemzug im gleichen Maße vorhanden. [[Assistierte Spontanbeatmung|ASB]] ist die Methode der Wahl.
* Die proportionale Druckunterstützung [[PPS-Beatmung|PPS]] ist eine adaptierte Atemassistenz, richtet sich in der Unterstützung nach dem Patienten und ist inkonstant, also bei jedem Atemzug unterschiedlich.

''Intermittierende mandatorische Ventilation'' ist die Mischform von mandatorischer und augmentierter Ventilation. Der Beatmete kontrolliert Frequenz und Atemtiefe. In aller Regel erfolgt die Atemunterstützung durch ASB.

== [[Nomenklatur]] der maschinellen Beatmung und Atmungsunterstützung ==

Aufgrund einer fehlenden Standardisierung auf dem Gebiet der maschinellen Beatmung und der hohen Anzahl von Anbietern sind diverse Bezeichnungen für Beatmungsformen entstanden. Diese Bezeichnungen beziehen sich zum Teil auf identische Beatmungsformen. Sie können jedoch auch von Hersteller zu Hersteller unterschiedliche Ausprägung und Bedeutung haben. Folgende Aufzählung ist nicht abschließend:

* ''[[Assistierte Spontanbeatmung|ASB]]'' Assisted Spontaneous Breathing -- unterstützte Spontanbeatmung, auch ''ASV'' = Assisted Spontaneous Ventilation
* ''[[Adaptive Support ventilation|ASV]]'' Adaptive Support Ventilation -- closed-loop Beatmung, eine Weiterentwicklung von [[MMV-Beatmung|MMV]]
* ''[[Assistierte Spontanbeatmung|PSV]]'' Pressure Support Ventilation -- unterstützte Spontanbeatmung, siehe auch ''ASB''
* ''[[APRV-Beatmung|APRV]]'' Airway Pressure Release Ventilation
* ''[[CPAP-Beatmung|CPAP]]'' Continuous Positive Airway Pressure -- kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck
* ''[[BIPAP-Beatmung|BIPAP]]'' Biphasic Positive Airway Pressure -- zweiphasische positive Atem-Druckunterstützung
* ''[[TNI-Therapie|TNI]]'' Therapie mit Nasaler Insufflation -- nasale High-Flow-Beatmung zur Atmungsunterstützung
* ''[[CPPV-Beatmung|CPPV]]'' Continuous Positive Pressure Ventilation -- kontinuierliche Überdruckbeatmung
* ''[[CMV-Beatmung|CMV]]'' Continuous Mandatory Ventilation -- kontinuierliche, vollständig mechanische Ventilation
* ''[[PCMV-Beatmung|PCMV (P-CMV)]]'' Pressure Controlled Mandatory Ventilation -- druckgesteuerte, vollständig mechanische Ventilation
* ''[[VCMV-Beatmung|VCMV (V-CMV)]]'' Volume Controlled Mandatory Ventilation -- volumengesteuerte, vollständig mechanische Ventilation
* ''[[PC-Beatmung|PC]]'' Pressure Control -- druckgesteuerte, vollständig mechanische Ventilation
* ''[[PCV-Beatmung|PCV]]'' Pressure Controlled Ventilation -- druckgesteuerte, vollständig mechanische Ventilation
* ''[[VCV-Beatmung|VCV]]'' Volume Controlled Ventilation -- volumengesteuerte, vollständig mechanische Ventilation
* ''[[S-CPPV-Beatmung|S-CPPV]]'' Synchronized Continuous Positive Pressure Ventilation -- synchronisierte kontinuierliche Überdruckbeatmung
* ''[[EPAP-Beatmung|EPAP]]'' Expiratory Positive Airway Pressure -- positiver exspiratorischer Atemwegsdruck
* ''[[HFPPV-Beatmung|HFPPV]]'' High Frequency Positive Pressure Ventilation -- Hochfrequenzüberdruckbeatmung
* ''[[HFOV-Beatmung|HFOV]]'' High Frequency Oszillatory Ventilation -- Hochfrequenzbeatmung
* ''[[HFV-Beatmung|HFV]]'' High Frequency Ventilation -- Hochfrequenzbeatmung
* ''[[ILV-Beatmung|ILV]]'' Independent Lung Ventilation -- seitengetrennte Überdruckbeatmung
* ''[[IPAP-Beatmung|IPAP]]'' Inspiratory Positive Airway Pressure -- positiver inspiratorischer Atemwegsdruck
* ''[[IPPV-Beatmung|IPPV]]'' Intermittend Positive Pressure Ventilation -- intermittierende Überdruckbeatmung
* ''[[S-IPPV-Beatmung|S-IPPV]]'' Synchronized Intermittend Positive Pressure Ventilation -- synchronisierte intermittierende Überdruckbeatmung
* ''[[IRV-Beatmung|IRV]]'' Inversed Ratio Ventilation -- Beatmung mit umgekehrten Atemphasen/Zeit-Verhältnis
* ''[[LFPPV-Beatmung|LFPPV]]'' Low Frequency Positive Pressure Ventilation -- Niedrigfrequenzüberdruckbeatmung
* ''[[MMV-Beatmung|MMV]]'' Mandatory Minute Volume -- (vorgegebenes) maschinelles Minutenvolumen
* ''[[PEEP]]'' Positive Endexpiratory Pressure -- positiver endexspiratorischer Druck
* ''[[PNPV-Beatmung|PNPV]]'' Positive Negative Pressure Ventilation -- Wechseldruckbeatmung
* ''[[(S)IMV-Beatmung|(S)IMV]]'' (Synchronized) Intermittent Mandatory Ventilation -- (synchronisierte) intermittierende maschinelle Beatmung
* ''[[ZAP-Beatmung|ZAP]]'' Zero Airway Pressure -- Spontanatmung unter Atmosphärendruck
* ''[[PPS-Beatmung|PPS]]'' Proportional Pressure Support -- proportionale druckunterstützte Beatmung
* ''[[Automatische Tubuskompensation|ATC]]'' Automatic Tube Compensation -- Automatische Tubuskompensation

==Beatmungsparameter==

Die Einstellung der Beatmungsparameter erfolgt ausgehend von Größe, Gewicht und klinischem Zustand des Patienten und wird anhand von [[Klinik]], [[Vitalparameter]] und [[Blutgasanalyse]]n validiert.

Die wichtigsten Beatmungsparameter sind unter anderem:

=== Sauerstoffkonzentration (FiO2) ===
Die Sauerstoffkonzentration ist (abhängig vom Hersteller) in Grenzen von 21 % bis 100 % am Gasgemisch einstellbar. Eine Beatmung mit 100 % Sauerstoff wird bei lebensbedrohlichen Zuständen vorgenommen, bei der Präoxigenierung vor einer Intubation, vor endotrachealem Absaugen des Patienten und im Rettungsdienst.

=== Atemfrequenz ===
Die [[Atemfrequenz]] beschreibt die Anzahl der applizierten Beatmungszyklen pro Minute, der Einstellbereich beträgt <math>4 \ldots 150 \, \frac{1}{\mathrm{min}}</math>. Speziell für [[Neonatologie]] entwickelte Geräte erreichen weitaus höhere Beatmungsfrequenzen. Der typische Einstellbereich liegt bei etwa <math> 8 \ldots 15 \, \frac{1}{\mathrm{min}}</math>.

Die Atemfrequenz kann auf einen Absolutwert oder auf einen Minimalwert eingestellt werden. Die Einstellung auf einen Minimalwert wird verwendet, um eine assistierte Beatmung durchzuführen.

=== Tidalvolumen ===
Das Tidalvolumen (Atemzugvolumen, kurz AZV) ist das eingestellte Volumen, das pro Atemhub appliziert werden soll. Das Tidalvolumen der selbstständigen Spontanatmung beträgt beim Erwachsenen etwa 0,5 l. Bei der Beatmung kann dieser Wert genau auf den Patienten eingestellt werden, man kann sich hierbei an die Faustformel <math> 7 \frac{\mathrm{ml}}{\mathrm{kg}}</math> halten. Dieser Parameter ist der wichtigste Parameter bei volumenabhängiger Beatmung.

=== Atemminutenvolumen ===
Das Atemminutenvolumen gibt das Volumen an, das pro Minute appliziert wird. Es hängt stark von der gewählten Beatmungsform ab.

<math> AMV = f \cdot Tidalvolumen </math>

Typische Einstellwerte sind hier <math> 5 \ldots 6\, \frac{\mathrm{l}}{\mathrm{min}}</math>

=== Inspirationsflow (kurz Flow)===
Der Flow ist der Wert für die Menge des in den Patienten einfließenden Gases bezogen auf die Zeit. Ein hoher Flow sorgt also für eine schnelle Belüftung, ein niedriger für eine bessere Verteilung der Atemgase in der Lunge. Der Flow wird also so gering wie möglich gewählt und nur so hoch wie nötig. Der Inspirationsflow kann konstant, abnehmend (dezelerierend) oder zunehmend (akzelerierend) sein. Vorteile dieser unterschiedlichen Flowformen werden seit 40 Jahren kontrovers diskutiert.

=== Maximaler Inspirationsdruck ===
==== p max bei volumenkontrollierter Beatmung ====
Bei der volumengesteuerten Beatmung mit konstantem Flow ergibt sich ein kurzfristiger Spitzendruck, der in der Plateauphase (inspiratory hold) auf den sogenannten Plateaudruck abfällt. Die inspiratorischen Beatmungsdrücke sind bei der volumengesteuerten Beatmung ein Freiheitsgrad und abhängig von Tidalvolumen, Widerstand (Resistance) und Dehnbarkeit (Compliance) der Lunge.

==== p max bei druckkontrollierter Beatmung ====
Der eingestellte Druck (p max) wird durch einen hohen Flow am Anfang der Inspirationsphase rasch erreicht, dann nimmt der Flow wieder ab. Es kann nachfolgend so lange Beatmungsgasgemisch vom Gerät zugeführt werden, bis die Inspirationszeit abgelaufen ist. Hier ist das Tidalvolumen der Freiheitsgrad. Der Flow wird bei dieser Form als ''dezelerierender'' (langsamer werdender) Flow bezeichnet.

==Adjuvante Maßnahmen==
* ''Lagerungsdrainagen''
* ''[[Physiotherapie]]''
* ''Bauchlagerung''
* ''[[ECMO|Extrakorporale Membranoxygenation]]''
* ''pECLA'' - [[Pumpenlose extrakorporale Membranoxygenation]]
* [[Flüssigkeitsbeatmung]] (engl. ''liquid ventilation'')

== Geschichte ==

Frühe Beschreibungen verschiedener Maßnahmen zur Beatmung finden sich bei [[Hippokrates von Kós|Hippokrates]], [[Avicenna]] und [[Paracelsus]]. Aus dem 1. Jahrhundert v. Chr. berichten römische Ärzte sogar von einer [[Tracheotomie]].
[[1763]] wandte [[Smellie]] ein flexibles Metallröhrchen zur Intubation der Trachea an, [[Fothergill]] nahm einen Blasebalg zu Hilfe.
[[1876]] wurde die erste [[Eiserne Lunge]] gebaut, die bis weit ins 20. Jahrhundert hinein von großer Bedeutung sein sollte.
Um die Jahrhundertwende entstand die [[Laryngoskop]]ie und bereitete den Weg für die heute übliche endotracheale Intubation. Um die Mitte des 20. Jahrhunderts entstanden die ersten maschinellen Respiratoren der Firmen Bennet, Bird, Blease, [[Drägerwerk|Dräger]], Engström, Emerson usw.

==Siehe auch==
[[Atmung]] - [[Beatmungsgerät]]- [[Herz-Lungen-Wiederbelebung|Kardiopulmonale Reanimation]] - [[Intensivstation]] - [[Lungensimulator]]

==Literatur==
* Keifert, H. "DAS BEATMUNGSBUCH - Invasive Beatmung in Theorie und Praxis", WK-Verlag (4.Auflage, 2007), ISBN 978-3-9811420-0-6
* Larsen, R., [[Thomas Ziegenfuß|Ziegenfuß, T.]]: ''Beatmung - Grundlagen und Praxis'', Springer, Heidelberg (1999)ISBN 3540654364
* Oczenski, W., Andel, H., Werba, A.: ''Atmen - Atemhilfen'', Thieme, Stuttgart (2003) ISBN 3131376961
* Müller, E.: ''Beatmung'', Thieme, Stuttgart (2000) ISBN 3131102411
* Becker, H., Schönhofer, B., Burchardi, H.: ''Nicht-invasive Beatmung'', Thieme, Stuttgart (2002) ISBN 3131378514
* Schäfer, S, Kirsch, F. Scheuermann, G, Wagner, R..: ''Fachpflege Beatmung'', Elsevier (2005) ISBN 3437251821

==Weblinks==
*[http://www.2care.at/Artikel/Intensivpflege/Beatmungsformen/ Übersicht über Beatmungsformen]
*[http://www.berlin.ptb.de/8/83/831/jv1/Sim08.html Beatmungssimulation der Physikalisch-technischen Bundesanstalt]
* [http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/278318.html www.wissenschaft.de: Warum Kohlendioxid im Notfall beim Atmen hilft]

{{Gesundheitshinweis}}

[[Kategorie:Beatmung| ]]

[[en:Mechanical ventilation]]
[[fr:ventilation artificielle]]
[[it:Respirazione artificiale]]