Fellow Onderwijs - I.D. Ayodeji

1
PPV v.s. HD

• Fellow Onderwijs - I.D. Ayodeji
• Effect van positive pressure ventilation op
  hemodynamiek

2
Geschiedenis

• 1609 William Harvey
• Uitvinding van de bloedsomloop
• Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis
  in Animalibus
• 1733 Stephen Hales
• Eerste Fysiologie
• Haemastatics
• Hemostat en fan

3
Geschiedenis

• 1932 John Dalziel
• Eerste beschrijving ijzeren long
• Negatieve druk beademing
• 1950s
• WWII Hoog vliegers
• Postitive pressure ventilation (PPV)
• Endotracheal tube

4
Geschiedenis

• 1915 Frank Starling
• Verhouding preload slagvolume
• The Law of the Heart
• 1955 Arthur Guyton
• Samenvoeging VR en CO curves
• Determination of cardiac output by equating
  venous return curves and cardiac return curves

5
Fysische wetten

• Pascals wet voor vloeistof druk P ? Vloeistof
  kolom
• Continuiteits wet Vernauwing ? 1/ Versnelling
• Boyles wet voor gassen P ? V
• Laplace wet voor distensie T P x r
• Bernoullis wet voor wrijvingloze stroming P ?
  1/ F
• Ohms wet voor electrische stroom V I x R
• Poiseuilles wet voor wrijvende stroming ?P F
  x R

6
Basis stroom principe

• Ohms wet voor electrische stroom
• V I x R
• Spanning Stroom x Weerstand
• In evenwicht
• Poiseuilles wet voor stromende vloeistof
• ?P F x R
• Druk Stroom x Weerstand
• In evenwicht
• Maar

7
Basis stroom principe

• Ohms wet voor electrische stroom
• V I x R
• Spanning Stroom x Weerstand
• In evenwicht
• Poiseuilles wet voor stromende vloeistof
• ?P F x R
• Druk Stroom x Weerstand
• In evenwicht

Mits Gelijkstroom!!
8
Basis wisselstroom

• Directstroom Ohms wet V I x R
• Spanning Stroom x Weerstand
• In evenwicht
• Wisselstroom V I x Z
• Spanning Stroom x Impedantie
  Lat. Impedire Hinderen
• Impedantie Weerstand Reactantie
• Reactantie Schijnbare weerstand Capaciteit
  Inductie
• Capaciteit absorbtievermogen
• Inductie terugslag
• V ? I
• Maar verandert in de tijd
• Z dynamische R

9
Stroom Model Circulatie

• Pulserende stroom ?P F x Z
• Druk Stroom x Impedantie
• Impedantie Weerstand Reactantie
• Reactantie Niet tastbare weerstand
• Windpipe effect
• Stroom inertie zoals door turbulentie
• Hervedelingen binnen het circuit
• ?P ? F
• Maar verandert in de tijd
• Z is een dynamische variabele R

10
Stroom model Expansie vat

• Compliantie meegevendheid C ? V / ?P
• Logica compliantie is omgekeerde van
  stijfheid/absorbtie
• C 1/R ?V / ?P
• Analogie F ?V
• C F / ?P
• ?P F /C Stroom / Meegevendheid
• C Kenschetst één holte
• Zou C in een pulserende knijpende een statische
  zijn?

11
Thorax HolteS

• Luchtweg ? Pleura
• Luchtweg obstructie
• Longoedeem Infiltraat
• Pijn Tonus
• Abdomen distensie Diafragma hoogstand
• Pleura ? Mediastinum
• Pneumothorax pendeling Vocht collecties
• Pericardholte ? Ventrikel
• Pericardzak en effusie
• Myocard oedeem
• Myocard tonus
• ?P ? ?V
• Complianties zijn variabel
• Complianties zijn dynamisch
• Complianties zijn multifactorieel
• Kunnen wij dan gewoon met ?P ? ?V verder rekenen?

12
Thorax HolteS vat in vat in vat

• Luchtweg druk ? Pleura druk
• Luchtweg obstructie
• Longoedeem Infiltraat
• Pijn Tonus
• Abdomen distensie Diafragma hoogstand
• Pleura druk ? Mediastinum druk
• Pneumothorax pendeling Vocht collecties
• Pericardholte druk ? Ventrikel druk
• Pericardzak en effusie
• Myocard oedeem
• Myocard tonus
• ?P ? ?V
• ?P kent absorptie op absorptie op absorptie
• ?P in pericard is niet meetbaar
• Wij kunnen dus of meten of beredeneren op basis
  van aannames

13
Luchtweg naar Pericard

• Transmissie
• Positive airway pressure (Paw) ?Longvolume
• Ongeacht verdeling binnen long parenchym
• Effect neemt af met toename van PEEP
• Longvolume ? ITP ?Pericarddruk (Ppc)
• Overbrenging varieert per patiënt en in de tijd
• OQuin _at_ J Appl Fysiol. 1985
• Follow the volume
• Hoger Ppc geeft
• Lagere Venous return (VR)
• Hogere Linker ventrikel ejectie
• Pinsky _at_ Am Rev Respir Dis. 1991

14
De grens het pericard

• Hoe veel ?Ppc er op ?Paw volgt hangt af van hoe
  hard
• PEEP vooraf naar binnen drukt
• Hart distensie vooraf naar buiten drukt
• Ppc is niet te bepalen
• Ppc bepaalt de cruciale transmurale druk
• Bedenk mate ? long volume die uit ?paw volgt..
• Follow the volume

15
HD Factoren waar PPV op ingrijpt

• HD CO p x Slagvolume
• Rate niet
• Slagvolume wel
• ITP vooral door PPV long volume OQuin 85
• Follow the volume

16
Rechter Atrium
17
Venous Return (VR)

• Volume stressed
• Vstressed Vtot Vunstressed
• Tonus sympathisch gestuurd (catecholamine)
• P mean systemic (Pms) MVP ipv MAP
• ? Vstressed
• ? Volume verdeling in circulatie
• Hydrostatisch
• Vstress Pms x Compliantie
• Vtot Pms x Capacitantie
• Drukverval i sbepalend
• Veneus VR ? Pms ? stress
• Atriaal VR ? Right Arterial Pressure (RAP)

18
Right Atrial Pressure

• Atriale vulling
• VR begint met vrije stroom ? Pms
• RAP stijgt met vullen
• VR vertraagt door RAP stijging
• VR stopt met Pms RAP
• Nb
• Compliantie is Capactantie
• Dit passieve model verwaarloost
• Dat het hart actief zuigt
• Dat het atrium actief knijpt

19
Frank-Starling Veeg
Vulling rekt de ventrikel op, druk is het
gevolg Druk ontstaat door vulling en door
compliantie contractie Volumes zijn niet
meetbaar, druk is surrogaat Follow the volume
20
Druk als surrogaat voor volume

• Vulling rekt de ventrikel op, druk is het gevolg
• Correlatie door causale relatie
• Volumes zijn niet meetbaar
• Druk ontstaat door
• Vulling (volume)
• Capacitantie (zo je wilt compliantie)
• Contractie

21
Guytons ingeving

• Bij elke RAP hoort 1 CO en 1 VR..
• Als Pms en Capacitantie (richting coeff.) bij
  PEEP gelijk blijven daalt slagvolume

22
Pms stijging behoudt slagvolume

• Als PMS bij PEEP stijgt en C gelijk blijft kan
  CO gelijk blijven
• Paw stijging verhoogt RAP en Pms even veel
• Dus Pms ? Vstress, tonus of volume
• Jelink _at_ J Appl Fysiol. 2000

23
Pericard behoudt output

• Pericard beperkt atriale uitzetting al bij atm
  5mmHg
• Tyberg _at_ Circulation 1994

24
Bring on the PEEP

• PEEP verhoogt Ppc verhoogt RAP RVP navenant
• Dus RV vuldruk is onveranderd
• PEEP verhoogt RAP verlaagt Venous Return
• Dus RV eind diastolisch volume SV dalen
• Pinsky _at_ Am Rev Respir Dis 1992
• Door dweilen met de kraan minder open.. Kan
  minder nat maken

25
Beperkende kritische veneuze druk

• Als PEEP gt Pveneus collaberen de afferente vaten
• Ongeacht hoe laag RAP is, Pkritisch bepaalt dan
  Venous Return
• Inspiratory hold met 20cmH2O (15mmHg) verlaagt CO
  niet bij gevulden door abdominale druk verhoging!
• Van den Berg _at_ J Applied Physiol 2002

26
Vena Cava Superior Collaps

• PPV collabeert afferente ondervulde
  intrathoracale vaten
• VCS collaps voorspelt fluid response
• Collaps 36 ø afname
• na 10ml/kg in 30vulling 10ml/kg colloïde in
  30
• Response 11 cardiac index verhoging
• Vieillard-Baron _at_ Intensive Care Med 2004

27
Rechter Ventrikel
28
PEEP effect

• Preload daalt
• Afterload stijgt
• Vooral gt 15cm, bij 36 hypoxici
• Biondi _at_ Anesth Analg 1988
• Peep verhoogt druk in R ventrikel (RVP) PAP
  navenant
• RV ejectie druk is dus onveranderd
• Kleine circulatie heeft een lage zeer variabele
  impedantie

29
Afterload verhoging via PVR

• Pulmonary Vascular Resistance
• PEEP oxygeneert en verlaagt hypoxische
  vasoconstrictie
• Paw bij longen gt FRC comprimeert intrapulmonale
  vaten
• Hogere weerstand
• Lagere capaciteit
• Paw bij longen ltFRC comprimeert extrapumonale
  vaten
• Lagere weerstand
• Hogere Capaciteit
• Burton _at_ J Applied Physiol 1958

30
PEEP effect

• Preload daalt
• Afterload stijgt
• Vooral gt 15cm bij 36 hypoxici
• Biondi _at_ Anesth Analg 1988
• Afterload stijgt
• Bij 16 ARDSers met pO2 60-80 mmHg
• Ondanks hoger pO2
• Schmitt _at_ Critical Care 2005
• Waarschijnlijk afhankelijk van pO2, vaatbed
  obstructie en compressie van het interstitium
• Nb 10mmHg 14cmH2O

31
Rechter Ventrikel
32
 

• Maximale RV wall stress
• Laplace wet voor distensie T P x r P x r
  /2
• Afterload is een functie van
• RV einddiastolisch volume
• RV eindsystolische druk
• Laplace wet oppervlaktespanning van
  vloeistof/gas in stilstand

33
 

• Maximale RV wall stress
• Laplace wet voor distensie T P x r
• Afterload is een functie van
• RV einddiastolisch volume
• RV eindsystolische druk
• Maughan _at_ Circ Res 1979

34
PICO

• Kruislings door een andere hond gevasculariseerd
• Met rolpomp coronair perfusie
• Linker ventrikel geventileerd
• In open thorax
• Geïsoleerd
• In 1979

35
PAP

• Hogere PAP geeft lagere ejectie fractie en
  grotere preload
• In 34 ARF patiënten rechts
• In 8 sepsis patiënten biventriculair
• Zolang zij ziek zijn
• PEEP PAP ARF PAP?
• Brunet _at_ Intensive Care Med 1988
• RV eind diastolisch volume EF onafhankelijk van
  PEEPlt20
• Een gericht onderzoek
• 15 Heidelbergse schapen
• Wel LVF beperking
• PEEP frustreert RV soms niet
• Luecke _at_ Intensive Care Med 2004

36
Linker Diastole
37
LV preload

• PEEP verlaagt het aanbod van rechts sVR
• PEEP beïnvloedt het septum interventriculaire
  spel
• PEEP beïnvloedt de LV compliantie

38
Het interventriculair spel

• PEEP drukt het septum door rechts distensie naar
  links
• Radiomarkers in honden tot RV bypass
• Scharf _at_ J Appl Physiol 1982
• TTE bij mens tijdens eerste 3 slagen in 40-60
  mmHg Mueller
• Nb Mueller Omgekeerd Valsalva
• Brinker _at_ Circulation 1980
• PEEP drukt het septum juist naar links
• Janicki _at_ Am J Physiol 1990
• Olsen _at_ Circ Res 1983
• Er gebeurt daar iets

39
Het LV Long spel

• PEEP verlaagt LV compliantie
• PEEP 15 in honden
• Haynes _at_ J Applied Physiol 1980
• PEEP 15 in honden
• Loyd _at_ J Apllied Physiol 1982
• PEEP verlaagt LV compliantie niet
• PEEP 12 in honden
• Fewell _at_ Am J Physiol 1981
• Logischerwijs in cor pulmonale
• Compliantie zal door een stijvere long iets
  afnemen
• Nb. 65mmHg 88cm H20

40
Linker Systole
41
Schrik schoonheid

• Het effect van PEEPs op LV contractiliteit geeft
  meer discussie dan alle andere hart-long
  interacties
• Starling wordt veel toegepast preload vs output
• Volume is relevanter dan druk
• Although this relationship is physiologically
  relevant, because normal pumping of the
  ventricles requires that they deliver appropriate
  amount of blood to the tissues at low filling
  pressures.
• MM le Winter
• Let us stray into the realm of conjectures
• Laat ons het rijk der veronderstellingen in
  struinen

42
Crux Hartfunctie

• Ejectie fractie
• Verkorting snelheid
• Fractionele verkorting
• Allen worden door externe preload factoren
  beïnvloed
• Elastance dan?

43
Trappetje af

• Hogere ITP verlaagt afterload net als arteriele
  druk verlaging
• Fessler _at_ J Applied Physiol 1992
• Pinsky _at_ J Applied Physiol 1985
• Pinsky _at_ J Applied Physiol 1983

44
Pericard spel weer

• Een groter hart zit strakker in zijn pericard
• Afterload neemt af onder PEEP
• Klinger _at_ Crit Care Clinics North Am 1996
• Effect van lagere transmurale druk?
• Effect van lagere MAP dus makkelijkere runoff?
• PEEP vermindert de representativiteit van
  Pslokdarm voor Ppc
• Afterload reductie verbetert output zelden wegens
  lagere slagvolumes.. De sleutel is frequentie?

45
CHF

• CO could rise like in vasodilation
• Textboek
• PEEP effect may be result of poorly understood
  reflex vasodilation and altered sympathoadrenal
  function
• Hypervolemie gaat VR reductie tegen
• Pouleur _at_ Circulation 1980

46
Coronair

• PEEP kan coronairen dicht drukken
• Honden
• Laatste woord niet gezegd
• Ze zitten niet voor niets aan de buitenkant
• Niet ongebreideld PEEPen

47
COPD

• COPD patiënten met een goede respiratoire status
  kunnen tijdens weaning cardiogeen longoedeem
  ontwikkelen
• Lemaire_at_ Anaesthesiology 1988
• LV EF blijft in deze groep onder PEEP wel
  behouden itt KN
• Richard _at_ Intensive Care Med 1994
• Klinische praktijk de motivatie van Furosemide
  voor detubatie
• PEEP kan hier helpen doordat intrinsieke PEEP
  door extrinsieke wordt vervangen
• Maakt het de circulatie uit waar Paw vandaan
  komt?

48
ARDS

• Deze geneeskunst is in ARDS toepasbaar
• Daarbij kunnen wij de verdeling van ARDS in
  ogenschouw nemen bijvoorbeeld door een CT voor en
  na PEEPverhoging te gebruiken om (op een moment)
  te zien wat de meerwaarde is van hoger PEEP (met
  of zonder recruiting) zodat het cardiopulmonale
  spel niet onnodig op gang komt

49
Veel gelezen

• Geloof
• Moet
• Waarschijnlijk
• Zal
• Geloof biedt zekerheid voor hen die de realiteit
  niet kennen.
• Wij kennen de realiteit niet omdat wij hem niet
  kunnen zien.

50
Meten vergt weten

• We may regard the present state of the universe
  as the effect of its past and the cause of its
  future. An intellect which at a certain moment
  would know all forces that set nature in motion,
  and all positions of all items of which nature is
  composed, if this intellect were also vast enough
  to submit these data to analysis, it would
  embrace in a single formula the movements of the
  greatest bodies of the universe and those of the
  tiniest atom for such an intellect nothing would
  be uncertain and the future just like the past
  would be present before its eyes.
• Pierre Simon Laplace _at_ A Philosophical essay on
  Probabilities

51
Take home message