Modellprädiktive Regelung von Kohlenstoffdioxid im Atemgas

Die lungenprotektive, maschinelle Beatmung zielt auf den optimalen Kompromiss zwischen dem Erhalt der Vitalfunktionen und der Minimierung der Belastung für den Patienten. Neben der manuellen Vorgabe von konkreten Beatmungsdrücken, Volumenströmen und Tidalvolumina entwickelt sich die Technik zunehmend in Richtung integrierter Assistenzsysteme, in denen Therapieziele vorgegeben werden. Deren optimale Umsetzung wird dann von dem Beatmungsgerät vorgenommen. In dieser Arbeit soll ein neues, modulares Regelkonzept vorgestellt werden, welches die Vorgabe eines Therapieziels für den Gasaustausch, genauer die Kohlenstoffdioxidkonzentration im Blut übernimmt. Als Surrogatparameter dient der CO2-Partialdruck in den Alveolen (PCO2 ) der Lunge, welcher endtidal in der Expirationsluft (etCO2) unter Berücksichtigung des alveolaren Totraums messbar ist. Zur Regelung des Kohlenstoffdioxidgehalt im Blut wird in diesem Ansatz zunächst die optimale alveolare Minutenventilation bestimmt, aus welcher dann die Beatmungsparameter für eine druckunterstützte Beatmung abgeleitet werden. Dieser modulare Aufbau ermöglicht es, bereits vorhandene Funktionalitäten im Beatmungsgerät zu integrieren.