Umel

1
Umelá plicní ventilaceMechanical
ventilationMUDr. Jirí ValentaKARIM VFN 1. LF
UK Praha 2zcásti podle materiáluPatient-cent
red Acute Care TrainingEuropean Society of
Intenzive Care Medicine
2
Príciny dechové tísne I.

• príciny ventilacní (pump failure)
• vázne výmena plynu mezi vnejším prostredím a
  alveoly
• etiologie postižení dechových center,
  centrálních a periferních nervových vedení,
  hrudních sten, dýchacího svalstva, dýchacích cest
• následek alveolární hypoventilace, hyperkapnie,
  respiracní acidóza, hypoxémie
• plicní komplikace porucha ventilace muže vést ke
  vzniku respiracního selhávání akumulací sekretu,
  hypoventilací, vznikem atelektáz, pri UPV k VILI
  a VAP

3
Príciny dechové tísne II.

• príciny respiracní (lung failure)
• vázne výmena O2 a CO2 mezi alveoly a krevním
  recištem
• etiologie jakékoliv poškození aveolu, plicních
  cév, intersticiaporucha alveolokapilární
  membrány, vznik zkratu, alveolární mrtvý prostor
  (težký plicní infekt, chemické poškození,
  tonutíALI/ARDS)
• následek hypoxémie, hypoxie, hyperkapnie
• plicní komplikace vede k selhávání ventilacnímu
  vznikem vysokého dechového odporu a extrémních
  nároku na výmenu plynu, pri UPV k VILI a VAP

4
Dechová tísen a umelá plicní ventilace

• UPV (mechanical ventilation, positive pressure
  ventilation)
• je terapií symptomatickou ke zvýšení pO2 a
  snížení pCO2
• je efektivní terapií podpurnou k udržení
  vzdušnosti plic (kardiální a nekardiální plicní
  edém, kolaps dýchacích cest a alveolu)
• UPV potencionálne poškozuje plicní tkán (VILI,
  VIP) - strategie protektivní plicní ventilace

5
UPV neinvazivní vs invazivní

• neinvazivní ventilace NIMV maska, helma
• je-li efektivní jsou lepší výsledky (krátká
  doba kard. edém)
• je fyziologickou podporou (kašel, zvlhcení,
  ohrev, komunikace)
• vs
• - pacient musí dobre spolupracovat
• - musí mít zachováno ventilacního úsilí
• - nepotrebuje možné vyšší tlakové hladiny pri
  ventilaci
• - docasné odpojení (snížení tlaku) není pro
  pacienta rizikem
• - pacient je hemodynamicky stabilní
• - pacient má bezpecne zachovány reflexy (DC a
  GIT)
• - nelze u traumatu (operacích) obliceje a DC,
  lebky a GIT
• - je technicky obtížná (tesnost, lehkost,
  tolerance)

6
UPV neinvazivní vs invazivní

• invazivní ventilace OTI, TS
• protekce aspirace
• zábrana obstrukce HDC
• zábrana zvýšení tlaku v GIT
• snadnejší toaleta DC odsávání a prístup k
  bronchoskopii
• zmenšení mrtvého prostoru
• bezpecné a pevné spojení s ventilátorem
• možná modelace nejúcinnejší UPV
• vs
• - ztráta funkcí HDC (teplota, vlhkost, infekt)
• - pokles úcinnosti kašle
• - vzestup rezistence DC
• - ztráta komunikace
• - riziko poškození DC a plicní tkáne (VILI a VAP)

7
Kritéria pro intubaci a UPV

• OTIb
• Pokud FiO2 gt 0.6, f gt30, PaO2 lt 70 mmHg (9.3
  kPa),
• (PaO2/FiO2lt200).
• Režimy spontánní ventilace - CPAP, s podporou
  PSV PEEP, duolevel (BIPAP).
• Rízená ventilace (CMV, MV)
• Pokud FiO2 gt 0.6, PaO2 lt 70 mmHg (9.3 kPa),
• (PaO2/FiO2lt200).
• Režimy PCV, VCV, BIPAP.

8
Soucásti prístroje pro UPV (PPV)

• generátor V (F), P mixážní baterie plynu
• okruh, inspiracní a exspiracní ventily
• rídící systém se senzory k cinnosti a monitoraci
  vcetne ovládacích prvku
• systém pro synchronisaci s pacientem
• (inspiracní a exspiracní P nebo F trigger)

9
Další složky ventilátoru a UPV I.

• Ventilovaná smes plynu
• FiO2 lze-li lt 0,6
• t 37o C
• zvlhcení pasivní humidifikace
• aktivní humidifikace
• nebulisace instilace mikrocástic vody
• instilace léciv

10
Další složky ventilátoru a UPV II.

• Vnejší okruh antibakteriální filtry
• zvlhcovac
• nebulisátor
• sensory P, F, CO2
• Monitor údaje grafické P/t, F/t, V/t,
• PV a FV smycky, trendy
• údaje numerické
• alarmy a hlášení
• Merení ventilacní mechaniky insp. hold,
• 
  exsp. hold,
• statická
  PV krivka

11
Ventilacní cyklus - dech

• Hladina bazálního tlaku (PEEP, CPAP)
• Ventilacní cyklus
• spouštení (iniciace) prístroj x pacient
• inspirium VC x PC
• cyklování (start exspirace)
• exspirace

12
Hladina bazálního tlak ventilátoru

• Funkce výdechového ventilu
• k udržení hladiny bazálního tlaku (PEEP, CPAP)
• Kontrola úniku plynu s kompenzací
• PEEP/CPAP arteficielne zvyšuje FRC

13
Iniciace vdechu

• Prístrojem
• inspirium nastává v case urceném
• nastavenou frekvencí (rízená/controlled,
  assisted controlled)
• Pacientem
• inspirium nastává na vdechový podnet pacienta
• podtlakem pressure-trigger
• proudem flow trigger
• (assisted CV, assisted spont. PSV, spont.CPAP)

14
Inspirium VC

• Objemove rízené (volume-control), VC
• Prístroj provádí inspiraci nastaveným objemem
  z depo nebo objemem vznikajícím z generátoru
  proudu. Zarucuje splnení Vt, P je variabilní
• Charakteristika
• tlaková (P) krivka vzestupná
• proudová (F) konstatní
• možné modelace krivek (deceleracní F)

15
Inspirium PC

• Tlakove rízené (pressure-control), PC
• Prístroj provádí inspiraci nastaveným
• tlakem vznikajícím za pomoci generátoru
  tlaku, zarucuje neprekrocení P limitu, Vt je
  variabilní dle compliance.
• Charakteristika
• tlaková (P) krivka konstantní
• proudová (F) krivka dekresivní (proud
• deceleracní)

16
Inspirium dual-control

• Duálne rízený režim (dual-control)
• prístroj splní nastavený objem Vt v režimu PC,
  prubežne upravovaným P podle zmen C
• Charakteristika
• tlaková (P) krivka konstantní
• proudová (F) krivka dekresivní (proud
• deceleracní) nebo modelovaná

17
Cyklování (start exspirace)

• Prístrojem - ventilace rízená/controlled
• assisted controlled
• cas cyklu je dán nastavením frekvence ventilace
  f a pomeru Ti Te (I E)
• Pacientem - asistovaná spont. vent. (PS)
• spontánní vent. (CPAP)
• cas cyklu je dán senzitivitou exspiracního
  trrigeru (ETS) na intenzitu F pri inspiraci 25
  F inspiria nebo lze nastavit jinak.

18
Exspirace (exhalace)

• Výdech je pasivní, cas závisí
• na stavu plicní tkáne a hrudníku (C a Rexsp.)
• na nastavení ventilátoru (Vt, f, IE)
• Dokoncení exspirace ukazuje F krivka výdechu
• (návrat na linii bazálního P),
• PEEPtot. je roven PEEPext., tj. PEEPint. O
• Te (E) 2-3 x RCe

19
Ventilator induced lung injury -VILI

• Barotrauma - extraalveolární únik plynu.
• Volutrauma - distenzní alveolokapilární
  postižení, leak sy.
• Atelectrauma - otevírání a kolaps distálních
  cest, epiteliální
• disrupce
  (strižné síly).
• Biotrauma - zmnožení plicních leukocytu, zv.
  produkce
• TNFa, IL,
  complementu, prostanoidu, leukotrienu,
• proteáz, akt.
  O2
• potenciace
  ARDS / MODS
• 
  A. S. Slutsky, Chest / 116 / 1
  / July, 1999 Supplement
• Oxydacní trauma - FiO2 lt 0.6

20
VILI I.
Barotrauma
- vysoký tlakový gradient mezi alveoly a cévní
pletení v intersticiu zaprícinuje
extraalveolární únik plynu. Vznik
barotraumatu pri ARDS nekoreluje vždy s výší
PEEP, PIP, Paw, VT, MV (Weg et al. 1998).
Trumpetista dosáhne plicního tlaku 150 cm H2O
bez traumatu (Bouhuis
1969). U všech pacientu s PEEP gt 40 cm H2O
a/nebo PIP gt 100 cm H2O vzniká barotrauma
(Petersen 1983). Barotrauma je výslednicí
stavu plicní tkáne a použitých ventilacních
tlaku.
Formy barotraumatu pneumothorax,
pneumomediastinum, subkutánní emfyzém,
pneumoretroperitoneum, plicní embolie, plicní
intersticiální emfyzém, pneumoperikard.
21
VILI II.

• Volutrauma - bunecná poškození epitelu,
  endotelu
• a
  mezibunecných junkcí rozpetím alveolární
• steny bez
  závislosti na tlaku.
• 
  

• Ventilace (poškozené?) plíce vysokým VT
• - zvýšení alveolokapilární permeability
• - leak syndrom
• - vzestup EVLW
• plicní edém
• prunik bílkovin a krevních elementu
• zhoršuje prubeh ALI/ARDS

Fu et al. J Appl Physiol 1992
Dreyfuss et al. Am Rev Respir Dis 1988
22
VILI III.

• Atelectrauma - opakované otevírání a kolaps
  distálních
• úseku
  dýchacích cest. Na rozhraní plynu
• a
  tekutiny vznikají tenze strižné síly,
• 
  produkující epiteliální dysrupce.
• 
  

• Ventilace s PEEP lt otevírací (zavírací) tlak
  kolabovaných úseku
• snižuje oxémii
• snižuje compliance
• snižuje produkci surfaktantu
• zvyšuje expanzi ventilovaných úseku
• reexpanzí zvyšuje stres bunek
• zhoršuje prubeh ALI/ARDS

23
ARDS na prasecím modelu kolaps (derecruitment)
H healthy zone R recruitable zone D
disease zone
Simulacní centrum Dept.of Anaesthesiology,
University Hospital, Mainz
24
ARDS na prasecím modelu - recruitment
Simulacní centrum Dept. of
Anaesthesiology, University Hospital, Mainz
25
VILI IV.

• Biotrauma poškození na bazi bunecné a
  mediátorové zpusobené
• nebo umocnené
  mechanickými faktory ventilace.
• Vcestování neutrofilu do plicní tkáne, stimulace
  a poškození endotelu, epitelu,
• pneumocytu a PLT, produkce vysokých hladin
  zánetových mediátoru (IL1, 6, 8, 10,
• TNF?, leukotrienu, tromboxanu B2, PAF,
  complementu) a translokace bakterií
• z plic do obehu jako následek konvencní
  neprotektivní ventilacní strategie a to
• i u zdravých plic.
• - Nález vysokého poctu neutrofilu v konvencne
  ventilovaný králicích plicích po snížení jejich
  krevních hladin.
• 
  
  Kawano et al. 1987.
• - Signifikantní pokles mediátoru vcetne PAF a
  tromboxanu B2 v plicní laváži po zmene konvencní
  ventilace
• za HFO.
  
  Imai et al. 1994.
• - Ventilace zdravých krysích plic VT 15 a 40
  ml/kg a ZEEP vede k mnohonásobnému vzrustu
  koncentrace
• cytokinu oproti VT 7 ml/kg a PEEP 3 cm H2O (TNF
  56 x).
  Tremblay et al. 1997.
• - U protektivní ventilace snížení mortality ze 71
  na 38 (n 53). Amato
  et al. 1998.
• - VT 6 ml/kg snížilo mortalitu o 25 oproti 12
  ml/kg.
  NIH-NHLBI 1999.
• - Protektivní ventilace snižuje hladiny cytokinu
  v BAL i obehu.
  Ranieri et al. JAMA 1999.
• zhoršuje prubeh ALI/ARDS a vede k potenciaci
  MODS.

26
Ventilacní režimy (ventilation modes)

• Konvencní základní režimy
• VCV, PCV, PSV, CPAP, SIMV, PC-SIMV
• Duálne rízené režimy
• VAPSV - volume assured pressure support vent.
• PRVC - pressure regulated volume control
• ASV - adaptive support ventilation
• Bifázické režimy, módy bifázického tlaku
• BIPAP - Biphasic positive airway pressure
• Bilevel, BiPAP, APRV airway pressure release
  ventilation

27
Parametry protektivní UPV I.

• PCV x VCV, charakteristika F
• PCV - deceleracní prubeh proudu (dekresivní
  F krivka)
• - rychlejší distribuce
• - nižší nebezpecí volumo a
  barotraumatu v otevrených úsecích
• - nižší PIP
• - u klasické PCV menlivý VT podle C
  a Rinsp. reší režimy duální
• - pravdepodobne neovlivnuje výši
  paO2 .
• VCV - udržuje konstantní VT
• - standardne kontinuální prubeh
  proudu modelace dalších
• - pri deceleracním F se
  pravdepodobne stírá nevýhoda VC x PC.

28
Statická low flow PV krivka
V
overdistenze
UIP
zóna bezpecné ventilace
VT max.
TLC
LIP
kolaps
FRC s PEEP
P
FRC
PEEP ?
LIP 1.3 kPa, UIP 3.5 kPa, C2 30, PEEP 1.5 kPa
max. VT 500 ml, 6.25 ml/kg pri 80 kg
29
Zóny VILI a protektivní ventilace

• P V krivka

30
Dynamické závislosti PV krivky
V
statická (low flow) PV krivka (smycka)
dynamická PV F 30 L/min nebo IT merení
reálná PV dynamická smycka ventilátoru
dynamická PV F 80 L/min nebo merení vent.
P
Tvar PV krivky je závislý na rychlosti proudu
(F), a na odporu (R). Statická low flow krivka
(quasi-statická smycka) eliminuje vliv F a R a
blíží se reálným hodnotám. Je diagnosticky
cenejší než okamžitá krivka dynamická.
31
Parametry protektivní UPV II.

• VT - uložení na PVinsp.(exsp.) krivce
  bezpecne mezi dolní a horní inflexi
• - snaha o nalezení nejvyšší compliance
  (s PEEP, f, pECO2)
• - snaha o nalezení nejnižšího PIP (s
  PEEP, pECO2)
• doporucení VT 4,4-8 ml/kg
• PIP lt 30-35
  cm H2O
• f - limit maxima je cas nutný k výdechu VT
  (s IE, VT)
• - zanedbatelný PEEPintr.
• - návrat exspir. cásti F krivky k nule
• - limit minima je nejnižší možná MV
  podle pECO2 resp. pH
• - max. je dáno Te (E) 2-3 x RCe
• MV - je limitován výší pH (pECO2) pri
  permisivní hyperkapnii
• - permisivní hyperkapnie - pH
  (protektivní úcin, redukce mortality)
• 
  (Hickling et al. 1990, 1994, Amato
  et al. 1998)
• - pri pH lt 7.2 je možná metabolická
  korekce

32
Závislost C na VT
800
C ?V/?Paw
UIP
600
C 600/19 31.6
400
C 300/7.5 40
200
PEEP
LIP
10 20 30 40
Amato et al. 1995
33
Parametry protektivní UPV III.

• PEEPextr zamezuje atelectraumatu, recruitment x
  derecruitment
• fenomenu, zvyšuje oxémie.
• - výše nad úrovní otevíracího
  (uzavíracího) tlaku
• - nad LIP na inspiracním ?
  (exspiracním ?) rameni PV krivky
• - výše je dána typem plicního
  postižení (pulmonální x extrapulmonální)
• - je limitován overdistenzí a
  snížením CO
• - nebezpecí plicního kolapsu pri
  dekompresi vysokých PEEP
• doporucení (pri neznalosti
  reálné potreby) 8 - 15 cm H2O
• IE výše (délka inspiria) ovlivnuje oxémii
  patrne zvýšením Pawmean,
• zlepšením distribuce a
  recruitmentu, IE gt 1 zlepšuje toaletu
• dýchacích cest expulsním efektem.
• - výše je limitována texp.,
  narustajícím PEEPintr. (s VT, f)
• - pomer 12 až 21
• - pomer 21 inverse ratio
  ventilation IRV (PCV-IRV)

34
Parametry protektivní UPV IV.

• LRM (lung recruitment meneuvers), OLM (opening
  LM) postupy otevírající
• kolabované alveoly prodlouženým vyšším
  inspitacním plató, s následnou
• exspiracní pauzou nebo intermit. PCV s
  vysokým Paw.
• - uplatní se v pocátecních stádiích
  nekterých typu ALI/ARDS
• - preventivne pri nižším PEEP (sníží možnost
  overdistenze)
• - terapeuticky pri nemožnosti dosáhnout
  žádoucí paO2
• - pri pretrvávajícím kolapsu s maximálním
  možným PEEP (PIP gt 3.5kPa)
• - efektivní otevírací tlak transpulm. P
  (PIP /IP/- IAP) IAH gt 1.6 kPa
• - sigh ?
• doporucení PCV PEEP k PIP 4.0 6
  (7.5) kPa, f 25-30 nebo
• CPAP k PIP (IP) 4.0 kPa
  20-30 s., pauza 30-40 s., nebo
• FiO2 bezpecná hranice lt 0.6 je diskutována, zdá
  se, že mechanické inzulty
• plic jsou závažnejší.
• - FiO2 0.4-0.55, podle žádoucího paO2 a
  pvO2, SvO2 ( gt 5 kPa, gt 60)

35
Doporucená literatura

• Dostál P. Základy umelé plicní ventilace. Maxdorf
  Jessenius, Praha 2004
• Webb AR, Shapiro MJ et al. edit. Oxford Textbook
  of Critical Care (OTCC). Oxford University Press
  1999. p.35-187, 1293, 1313,
• Bernard GR, Artigas A et al. Report of the
  American-European consensus conference on
  ARDSIntensive Care Med 199420225-232.
• Branson RD, Hess DR et al. edit. Respiratory care
  equipment. 2nd ed. Philadelphia Lippincott
  Williams and Wilkons 2000.
• Cairo JM, Pilbeam SP. McPhersons respiratory
  care equipment. 6th ed. St Louis Mosby
  International 1999.p.288-98, 327,
• Kuhlen R, Guttmann et al. edit. New forms of
  assisted spontaneous breathing. Munich-Jena,
  Germany Urban and Fischer 2001.p.35-65.
• Iotti GA, Braschi, A. Measurements of respiratory
  mechanics during mechanical ventilation. Rhazuns,
  Switzerland Hamilton Medical Scientific Library
  1999. (www.hamilton-medical.ch./sciens/pact.html)