Infusionstropfrate (Tropfen/min)

Klinischer Hintergrund

Steht keine Volumenpumpe zur Verfügung, muss die Infusionsgeschwindigkeit manuell mit der Rollklemme einer Schwerkraftinfusion eingestellt werden. Es geht darum, ein verordnetes Volumen und eine Infusionsdauer in eine Tropfenzahl pro Minute zu übersetzen, die an der Tropfkammer abgezählt werden kann. Ohne standardisierte Berechnung wird die Einstellung zur Schätzaufgabe, und Fehler der Infusionsgeschwindigkeit gehören zu den häufigsten Fehlertypen bei der intravenösen Medikation [1]. In einer australischen Beobachtungsstudie mit 568 intravenösen Applikationen durch 107 Pflegekräfte wiesen etwa 100 Applikationen mindestens einen schwerwiegenden Fehler auf, und die Mehrzahl davon betraf die Applikationsgeschwindigkeit [2].

Die Formel ist eine einfache physikalische Ableitung: Das zu infundierende Volumen wird mit dem Tropffaktor des Systems multipliziert und durch die Zeit geteilt. Trotz dieser Einfachheit ist die Berechnung in der Klinik nicht trivial, denn ein falsch gewählter Tropffaktor oder eine ungeeignete Rundung kann eine Geschwindigkeit ergeben, die deutlich von der beabsichtigten abweicht.

Berechnung der Tropfgeschwindigkeit

$$\text{Tropfgeschwindigkeit (Tr/min)} = \frac{\text{zu infundierendes Volumen (mL)} \times \text{Tropffaktor (Tr/mL)}}{\text{Infusionsdauer (min)}}$$

Die Variablen sind:

• Zu infundierendes Volumen: das verordnete Gesamtvolumen in Millilitern.
• Infusionsdauer: die Zeit, in der das Volumen gegeben werden soll, in Minuten.
• Tropffaktor des Systems: Tropfen pro Milliliter, angegeben auf der Verpackung des Infusionsbestecks. Übliche Werte sind Makrotropf 10, 15 oder 20 Tr/mL sowie Mikrotropf 60 Tr/mL.

Anders als klinische Risikoscores hat diese Berechnung keine Ableitungskohorte im epidemiologischen Sinn. Sie folgt unmittelbar daraus, dass eine Tropfkammer eine diskrete Zahl von Tropfen je Volumeneinheit erzeugt und dass der Fluss durch eine Schwerkraftinfusion von hydrostatischem Druck und Schlauchwiderstand bestimmt wird. Die Formel gilt allgemein für alle Bestecke mit bekanntem Tropffaktor, setzt aber voraus, dass der tatsächliche Tropffaktor des verwendeten Bestecks der Angabe auf der Verpackung entspricht. Atanda et al. berichten, dass von der Herstellerspezifikation abweichende Schläuche den Fehleranteil um 10 bis 20 Prozentpunkte erhöhen können [1].

Interpretation in der Praxis

Das Ergebnis ist eine ganze Zahl, die angibt, wie viele Tropfen pro Minute die Tropfkammer passieren sollen. Bei der Einstellung werden die Tropfen über 15 Sekunden gezählt und mit vier multipliziert, um die Frequenz rasch zu kontrollieren. Ist das Ergebnis eine ungerade Zahl, kann eine Rundung auf die nächste gerade Zahl das manuelle Zählen erleichtern; bei niedrigen Frequenzen sollte jedoch eher ab- als aufgerundet werden, um eine Überdosierung zu vermeiden.

Der Mikrotropf mit 60 Tr/mL hat eine praktische Eigenschaft: Bei diesem Tropffaktor entspricht 1 Tropfen pro Minute exakt 1 mL pro Stunde. Das macht das Besteck besonders geeignet für Infusionen, bei denen kleine Volumina und niedrige Geschwindigkeiten manuell kontrolliert werden sollen, etwa auf Kinderstationen oder bei niedrig dosierter Medikation.

Validierung und Testgüte

Die manuelle Berechnung der Tropfgeschwindigkeit ist rechnerisch exakt, doch die tatsächliche Flussrate einer Schwerkraftinfusion weicht erheblich von der berechneten ab. Crass und Vance maßen die In-vivo-Genauigkeit von Schwerkraftinfusionen bei 86 erwachsenen Patientinnen und Patienten einer internistisch-chirurgischen Station über 509 Beobachtungen [3]. Weniger als 15 Prozent der Beobachtungen lagen innerhalb von ±10 Prozent der gewünschten Tropfgeschwindigkeit und nur 21 Prozent innerhalb von ±20 Prozent. Das tatsächlich verabreichte Volumen wich weniger ab als die Tropfgeschwindigkeit, was widerspiegelt, dass das Personal die Einstellung anhand des Restvolumens im Beutel nachjustierte.

Atanda et al. bestätigen in einer systematischen Übersicht, dass die Flussrate von Schwerkraftinfusionen von mehreren mechanischen und physiologischen Faktoren beeinflusst wird [1]. Der Höhenunterschied zwischen Beutel und Patient, der Gegendruck in der Vene, die Viskosität der Infusionslösung und die Körperposition hatten jeweils einen signifikanten Einfluss auf den Fluss. In einer in der Übersicht referierten Simulationsstudie von Han et al. wurde für Infusionen mit einer Verordnung von 0 bis 50 mL/h mit Rollklemme eine mediane Abweichung von minus 47 mL/h berichtet. Fehler bei der intravenösen Medikation wurden in den eingeschlossenen Studien in 13 bis 84 Prozent der Fälle berichtet.

Maiguy-Foinard et al. weisen darauf hin, dass die Komponenten des Infusionssystems selbst Startverzögerungen und Flussschwankungen erzeugen können und dass ein gemeinsames Totvolumen bei gleichzeitiger Mehrfachinfusion sowohl die Genauigkeit als auch die verabreichte Dosis beeinflussen kann [4]. Apkon et al. identifizierten mittels Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse die risikoreichsten Schritte des Infusionsprozesses und fanden, dass Berechnung und Einstellung der Infusion im ursprünglichen Prozess die höchsten Risikoprioritätszahlen aufwiesen [5].

Limitationen

Die Berechnung gilt ausschließlich für Schwerkraftinfusionen mit manueller Rollklemme. Steht eine Volumenpumpe zur Verfügung, ist diese zu verwenden, da sie eine deutlich bessere Flussgenauigkeit und Alarme bei Abweichungen bietet.

Die häufigsten Anwendungsfehler sind:

• Falscher Tropffaktor: Der tatsächliche Tropffaktor des Bestecks muss auf der Verpackung überprüft werden. Einen Standardwert ohne Kontrolle anzunehmen, ist eine Quelle systematischer Fehler.
• Fehlende Verlaufskontrolle: Schwerkraftinfusionen erfordern eine regelmäßige Kontrolle der Tropfgeschwindigkeit, da sich der Fluss ändert, wenn sich der Beutel leert, die Patientin oder der Patient sich bewegt oder der venöse Gegendruck schwankt. Eine einmalige Einstellung genügt nicht.
• Niedrige Frequenzen mit Makrotropf: Bei niedrigen Infusionsgeschwindigkeiten fällt jeder einzelne Tropfen ins Gewicht. Eine Tropfgeschwindigkeit von 5 Tr/min mit Makrotropf 20 Tr/mL entspricht 15 mL/h, und ein zusätzlicher Tropfen pro Minute ergibt eine um 20 Prozent höhere Dosis. Bei Niedrigdosis- oder Kinderinfusionen sollte der Mikrotropf mit 60 Tr/mL verwendet werden.
• Kritische Arzneimittel: Bei Substanzen mit enger therapeutischer Breite, etwa Vasopressoren oder Antiarrhythmika, ist die Schwerkraftinfusion unabhängig von der Sorgfalt der Berechnung keine akzeptable Methode.

Quellen

1. Atanda O et al. Flow rate accuracy of infusion devices within healthcare settings: a systematic review. Therapeutic Advances in Drug Safety 2023. PMID: 37492690
2. Intravenous administration: frequent errors. Prescrire International 2013. PMID: 23444505
3. Crass RE, Vance JR. In vivo accuracy of gravity-flow i.v. infusion systems. American Journal of Hospital Pharmacy 1985. PMID: 3976679
4. Maiguy-Foinard A et al. Criteria for choosing an intravenous infusion line intended for multidrug infusion in anaesthesia and intensive care units. Anaesthesia, Critical Care & Pain Medicine 2017. PMID: 27338523
5. Apkon M et al. Design of a safer approach to intravenous drug infusions: failure mode effects analysis. Quality & Safety in Health Care 2004. PMID: 15289629