Εισαγωγικά στοιχεία χρήσης Επεμβατικού Μηχανικού Αερισμού Εισαγωγικά στοιχεία χρήσης Επεμβατικού Μηχανικού Αερισμού Φώτης Περλικός Πνευμονολόγος - Εντατικολόγος

Ορισμός Μηχανικού Αερισμού Η χρησιμοποίηση μηχανικών συσκευών (αναπνευστήρων) για τη μερική ή ολική υποστήριξη της αναπνοής Η υποστήριξη αφορά στην εισπνευστική φάση Η εκπνοή γίνεται πάντα παθητικά

Μηχανικός Αερισμός Αρνητική Πίεσης Μέσα δεκαετίας ’20 Εισπνοή: αρνητική (υπατμοσφαιρική) πίεση γύρω από τον θώρακα Σιδηρούς πνεύμων, θωρακικό κέλυφος Μη επεμβατικός (δε χρειάζεται διασωλήνωση της τραχείας)

Θώρακας πανοπλίας οπλίτου Σιδηρούς Πνεύμων Pneumo-belt. Rocking bed

1952: Επιδημία πολιομυελίτιδας στην Κοπεγχάγη

Μηχανικός Αερισμός Θετικής Πίεσης Μέσα δεκαετίας ’50 Εισπνοή: εφαρμογή θετικής (υπερατμοσφαιρικής) πίεσης στους ανώτερους αεραγωγούς Η εφαρμογή πίεσης →ροή αέρα →μεταβολή όγκου στη διάρκεια του χρόνου Ονομάζεται και αερισμός διακεκομμένης θετικής πίεσης (Intermittent Positive Pressure Ventilation -IPPV) Επεμβατικός ή μη επεμβατικός αερισμός

Αναπνευστήρες θετικής πίεσης

Φυσιολογική Αναπνοή Μηχανικός Αερισμός Θετικής Πίεσης Κυψελιδική πίεση Ενδοθωρακική πίεση Τοιχωματική πίεση

Μηχανικός αερισμός θετικής πίεσης Το στόμιο του μπαλονιού αντιπροσωπεύει τους βρόγχους και την αντίσταση ροής του αέρα (resistance), ενώ το ίδιο το σώμα του μπαλονιού αντιπροσωπεύει το καθαυτό (ελαστικό) αναπνευστικό σύστημα και την διατασιμότητά του (compliance)

Το αναπνευστικό σύστημα (ελαστικό μέρος) είναι ένα δίφυλλο μπαλόνι Το ένα φύλλο είναι ο πνεύμονας και το άλλο είναι ο θώρακας

Ενδείξεις διασωλήνωσης τραχείας Προστασία αεραγωγού (πχ. κώμα με GCS<7) Αναρρόφηση εκκρίσεων Απόφραξη ανώτερου αεραγωγού (επείγουσα τραχειοστομία) Ανάγκη καταστολής (πχ. εγκαύματα) Ανάγκη εφαρμογής επεμβατικού ΜΑ

Ενδείξεις Επεμβατικού Μηχανικού Αερισμού Άπνοια Εγκατεστημένη αναστρέψιμη ΟΑΑ με: Συχνότητα αναπνοών >35 Vt <5ml/kg VC <15ml/kg MIP <25cmH2O PaO2 <60mmHg (FIO2>0.6) PaCO2 >60mmHg με pH<7.30 Επαπειλούμενη ΟΑΑ (αναπν/κή δυσχέρεια, ταχύπνοια, διαταραχή επιπέδου συνείδησης) Μείωση κατανάλωσης Ο2 από τους αν/κούς μυς (καρδιογενές, σηπτικό σοκ, ΚΑΡΠΑ) Ανάγκη υπεραερισμού (ΕΚΠ) Μεγάλες χειρ/κές επεμβάσεις θώρακα, άνω κοιλίας

Συχνότερες Ενδείξεις Acute respiratory failure 68% Post-op (21%) Pneumonia 14% CHF 10% Sepsis 9% Trauma 8% ARDS 4.5% Aspiration 2.5% Cardiac arrest 1.9% Acute on chronic respiratory failure COPD 10% Asthma 1.5% Chronic respiratory disease (non_COPD) 1.8% Coma 16.7% Neuromuscular disease 1.8%

Ventilator Modes Used Each Day During the Course of Mechanical Ventilation Esteban, A. et al. JAMA 2002;287:345-355. Copyright restrictions may apply.

Kaplan-Meier Curves of the Probability of Survival Over Time of Mechanical Ventilation Esteban, A. et al. JAMA 2002;287:345-355. Copyright restrictions may apply.

Mechanical ventilation Physiology: Positive pressure ventilation versus naturanl negative pressure ventilation Effects: Heterogeneous ventilation Preferential ventilation of the non-dependent regions Increased physiologic dead space Improvement of physiologic shunt causes by atelectasis and/or alveolar filling Rapid disuse atrophy of the diaphragm Impairment of mucociliary clearance

Mechanical ventilation Cardiovascular effects: Decreased venous return Exacerbated by: Auto-PEEP Applied PEEP Intravascular volume depletion Cardiac tamponnade Increased right ventricular afterload: Compression of the pulmonary vascular bed  Increased PVR May decrease left ventricular afterload Lung exansion decreased extramural pressure

“….An opening must be attempted in the trunk of the trachea, into which a tube or cane should be put; You will then blow into this so that lung may rise again….And the heart becomes strong….” - Andreas Vesalius (1555)

Mechanical ventilation Benefits Improves gas exchange by improved V/Q matching predominantly be decreasing shunt Decreased work of breathing

Ταξινόμηση IPPV Ο μηχανικός αερισμός θετικής πίεσης ταξινομείται ανάλογα με τον συνδυασμό των εξής παραμέτρων: α) τη μεταβλητή ρύθμισης (τύπος αερισμού) β) το είδος των αναπνοών (μοντέλα αερισμού) γ) τις μεταβλητές φάσης (έναρξη εισπνοής, διατήρηση εισπνοής, αρχή εκπνοής) Οι σύγχρονοι αναπνευστήρες συνδυάζουν πολλαπλές δυνατότητες λειτουργίας

Μεταβλητή ρύθμισης (τύπος αερισμού) H μεταβλητή που καθορίζεται από τον χειριστή και που είναι ανεξάρτητη από τις μηχανικές ιδιότητες του αναπνευστικού συστήματος Ανάλογα με αυτήν ο αερισμός θετικής πίεσης ταξινομείται σε: Προκαθοριζόμενου όγκου (Volume Control) Προκαθοριζόμενης πίεσης (Pressure Control) Προκαθοριζόμενης ροής (Flow-control) Προκαθοριζόμενου χρόνου (Time-control)

Ελεγχόμενος μηχανικός αερισμός Ελεγχόμενος όγκος-Σταθερή ροή Ελεγχόμενη πίεση Μεταβαλλόμενη χρονικά πίεση Μεταβαλλόμενη χρονικά ροή Volume Controlled Ventilation Pressure Controlled Ventilation

Tidal Vol=ct Flow ~ Paw=ct Flow=ct Paw ~ Volume Control Κυματομορφές πίεσης, ροής και όγκου στα βασικά μοντέλα αερισμού Flow ~ Tidal Vol ~ Paw=ct Flow=ct Tidal Vol=ct Paw ~ Κυματομορφές πίεσης ροής και όγκου στα βασικά μοντέλα Volume Control Pressure Control

Είδη αναπνοών κατά τον IPPV (μοντέλο αερισμού) ΥΠΟΧΡΕΩΤΙΚΕΣ ή ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΕΣ (controlled) Μηχανικές αναπνοές των οποίων η αρχή και το τέλος καθορίζονται από τον αναπνευστήρα (ανεξάρτητες από την εισπνευστική προσπάθεια του ασθενούς) ΥΠΟΒΟΗΘΟΥΜΕΝΕΣ (assisted) Αναπνοές που διεγείρονται από την εισπνευστική προσπάθεια του ασθενούς αλλά το τέλος τους καθορίζεται από τον αναπνευστήρα ΥΠΟΣΤΗΡΙΖΟΜΕΝΕΣ (supported) Αυτόματες αναπνοές που «ενισχύονται» από τον αναπνευστήρα ΑΥΤΟΜΑΤΕΣ (spontaneous) Αρχίζουν και τελειώνουν από τον ασθενή, ο οποίος καθορίζει τη συχνότητα και το βάθος τους

ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΣ Controlled Mechanical Ventilation (CMV) Η ενεργοποίηση από τον ασθενή είναι αδύνατη Το έργο της αναπνοής εκτελείται αποκλειστικά από τον αναπνευστήρα Συνήθως απαιτείται καταστολή και μυοχάλαση του ασθενούς προκειμένου να επιτευχθεί συγχρονισμός με τον αναπνευστήρα

ΥΠΟΒΟΗΘΟΥΜΕΝΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΣ Assisted Mechanical Ventilation (AMV) Ο αναπνευστήρας χορηγεί υποβοηθούμενες αναπνοές με προκαθορισμένο όγκο (ή πίεση) κάθε φορά που ο ασθενής κάνει εισπνευστική προσπάθεια Η συχνότητα των αναπνοών καθορίζεται από τον ασθενή Αν ο ασθενής δεν κάνει εισπνευστικές προσπάθειες, ο αερισμός μηδενίζεται Δε χρησιμοποιείται μόνος παρά μόνο σε συνδυασμό με τον προηγούμενο

ΥΠΟΒΟΗΘΟΥΜΕΝΟΣ-ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΟΣ Assist/control ventilation (ACV) Επιτυγχάνει καλύτερο συγχρονισμό ασθενούς-αναπνευστήρα, αλλά αν ο ασθενής έχει ταχύπνοια υπάρχει ο κίνδυνος υπεραερισμού και παγίδευσης αέρα από τη βράχυνση του χρόνου εκπνοής

ΑΕΡΙΣΜΟΣ ΠΡΟΚΑΘΟΡΙΖΟΜΕΝΟΥ ΟΓΚΟΥ (Volume Control Ventilation - VCV) Καθορίζουμε τον αναπνεόμενο όγκο (μεταβλητή ρύθμισης) που χορηγεί ο αναπνευστήρας σε κάθε εισπνοή και την ταχύτητα με την οποία τον χορηγεί (ροή ή χρόνο) Η πίεση των αεραγωγών μεταβάλλεται: ανάλογα με τις αντιστάσεις των αεραγωγών αντιστρόφως ανάλογα προς τη διατασιμότητα του αναπνευστικού συστήματος Ο αερισμός παραμένει σταθερός εκτός αν η πίεση των αεραγωγών ξεπεράσει ένα προκαθορισμένο όριο ασφαλείας, οπότε ανοίγει πρώιμα η βαλβίδα εκπνοής και η εισπνοή τερματίζεται

ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΣΤΟΝ VCV Μοντέλο Vt RR PFR ή ΤΙ Κυματομορφή ροής Εισπνευστική παύλα FiO2 PEEP Triggering sensitivity (πίεση ή ροή)

Volume Control

Respiratory System Compliance Pplat - PEEP tidal volume Total PEEP Decreased with: congestive heart failure ARDS atelectasis consolidation fibrosis hyperinflation tension pneumothorax pleural effusion abdominal distension chest wall edema thoracic deformity normal 100 mL/cm H2O

Inspiratory Resistance Ri = Ppeak - Pplat flow measure with 60 L/min (1 L/s) constant flow Increased with: Secretions Bronchospasm Small endotracheal tube Normal: 5 - 10 cm H2O/L/s for intubated ventilated adults

Στη διαφάνεια αυτή απεικονίζεται η κυματομορφή της πίεσης-ροής κατά τη διάρκεια παθητικής μηχανικής αναπνοής με σταθερή ροή και τελοεισπνευστική πάυλα (CMV αναπνοή). Σχολιάζουμε τα σημεία. Δεν υπάρχει auto-Peep Η με μαυρο σημασμένη περιοχή αντιστοιχεί στην πίεση που δαπανάται για το ελεστικό έργο, ενώ η γραμμωτή αντιστοιχεί στην περιοχή που δαπανάται για το έργο τριβής. C εισπνευστικές αντιστάσεις (normal με 8-9mm ET: 10cm/LPS) Cstat = Vt/(Pplateau - PEEPtotal) (ml/cmH2O) Rin = (Ppeak - Pplateau)/Inspiratory flow (cmH2O/Lps)

FLOW Ppeak / Pmax P1 Pao P2/Ppl PEEP Ti Tpl Te

ΜΕΙΩΣΗ ΔΙΑΤΑΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕΙΩΣΗ ΔΙΑΤΑΣΙΜΟΤΗΤΑΣ FLOW Ppeak Pao Ppl PEEP Ti Tpl Te

ΑΥΞΗΣΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΩΝ FLOW Ppeak Pao Ppl PEEP Ti Tpl Te

ΥΠΑΡΞΗ auto-PEEP FLOW Ppeak Pao Ppl = VΤ /Ctp Ti Tpl Te

Παρουσία auto-PEEP και Καμπύλη Ροής? FLOW Te Pao Ti Tpl Te

Διαφορική διάγνωση αυξημένης Ppeak των αεραγωγών ↑ Pres ↑ Pel ↑ total PEEP Yψηλή ροή Βρογχόσπασμος COPD Εκκρίσεις Απόφραξη/γωνίωση σωλήνα Οίδημα αεραγωγών Όγκος / μάζα αεραγωγών Ξένο σώμα αεραγωγών Θωρακικό τοίχωμα Κυφοσκωλίωση Δυσμορφία πλευρών Υπεζωκοτική νόσος Παχυσαρκία Κοιλιακή διάταση Πνεύμων Διάμεση πνευμονοπάθεια Εκτομή πνεύμονα Ατελεκτασία Πνευμονικό οίδημα Πνευμονία Πνευμοθώρακας Υψηλή εξωγενής PEEP Auto – PEEP Δυσλειτουργία εκπνευστικού σκέλους

CMV Eπίδραση της ροής/εισπνευστικού χρόνου

Ti decreases

Compliance decreases 47

Ti increases, pressure falls, PEEPi develops, overdistention develops

ΑΕΡΙΣΜΟΣ ΠΡΟΚΑΘΟΡΙΖΟΜΕΝΗΣ ΠΙΕΣΗΣ (Pressure Control Ventilation - PCV ) Καθορίζουμε μια τιμή εισπνευστικής πίεσης (μεταβλητή ρύθμισης) την οποία ο αναπνευστήρας εφαρμόζει για ένα συγκεκριμένο χρόνο Ο αναπνεόμενος όγκος μεταβάλλεται: ανάλογα με την εισπνευστική πίεση ανάλογα με τη διατασιμότητα του αναπνευστικού συστήματος αντίστροφα ανάλογα με τις αντιστάσεις των αεραγωγών Σε ασθενείς με μεταβαλλόμενη μηχανική της αναπνοής δεν επιτυγχάνεται σταθερός αερισμός

ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΣΤΟΝ PCV Moντέλο Pinsp RR I/E ratio (1:2,1:1,IRV) FiO2 PEEP Triggering sensitivity (πίεση ή ροή)

Pressure Control

Pressure-Controlled Ventilation Increasing airways resistance Decreasing lung compliance Lucangelo, Respir Care 2005; 50:55

Παράμετροι παρακολούθησης σε VCV και PCV Σε Αερισμό Ελεγχόμενου Όγκου προσέχουμε την αύξηση της Ppeak Σε Αερισμό Ελεγχόμενης Πίεσης προσέχουμε την πτώση του VT

Assisted modes Assist volume/pressure control SIMV Pressure support CPAP

Triggering

Pressure or Flow Trigger

ΔΙΑΚΕΚΟΜΕΝΟΣ ΥΠΟΧΡΕΩΤΙΚΟΣ Intermittent Mandatory Ventilation (IMV) Ο αναπνευστήρας χορηγεί έναν προκαθορισμένο αριθμό ελεγχόμενων αναπνοών, αλλά στα μεσοδιαστήματα επιτρέπει στον ασθενή να παίρνει αυτόματες αναπνοές Αποφεύγεται ο υπεραερισμός γιατί συνήθως οι αυτόματες αναπνοές έχουν μικρότερο όγκο από τις μηχανικές, αλλά δεν επιτυγχάνεται ικανοποιητικός συγχρονισμός του ασθενούς με τον αναπνευστήρα

ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΟΣ ΔΙΑΚΕΚΟΜΕΝΟΣ ΥΠΟΧΡΕΩΤΙΚΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΣ Synchronized IMV (SIMV)

Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation

ΑΕΡΙΣΜΟΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΠΙΕΣΗΣ Pressure Support Ventilation (PSV) Η αναπνευστική συχνότητα εξαρτάται από τον ασθενή Ο αναπνεόμενος όγκος από το μέγεθος της εισπνευστικής προσπάθειας και το επίπεδο της πίεσης υποβοήθησης Η εφαρμογή της πίεσης διακόπτεται αυτόματα μόλις η εισπνευστική ροή πέσει στο 25% της μέγιστης τιμής της (flow-cycled) Χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με τον SIMV για την ενίσχυση των αυτόματων αναπνοών του ασθενούς κατά την διαδικασία αποδέσμευσης του ασθενούς από τον αναπνευστήρα (μόνος ή σε συνδυασμό με CPAP)

Pressure Support Ventilation

To PS μειώνει την προσπάθεια του ασθενούς

Pressurization Rate

Expiratory threshold 100% flow 75% FLOW 50% 25% Time

Expiratory threshold 50% 100% Flow 75% FLOW 50% 25% Time T.I.

Expiratory treshold 75% 100% Flow FLOW 75% 50% 25% Time T.I.

Expiratory threshold 25% 100% Flow 75% FLOW 50% 25% Time T.i.

Pressure support cycling off

Pressure support cycling off

PSV με SIMV

ΘΕΤΙΚΗ ΤΕΛΟΕΚΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ (PEEP) Διατήρηση θετικής (υπερατμοσφαιρικής) κυψελιδικής πίεσης στο τέλος της εκπνοής Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με οποιονδήποτε τύπο μηχανικού αερισμού Βελτίωση της οξυγόνωσης  ελάττωση του FiO2 μέσω: Διατήρησης ανοικτών κυψελίδων κατά την εκπνοή Αύξησης της μέσης πίεσης των αεραγωγών Κύρια ένδειξη: σοβαρή υποξυγοναιμία (PaO2<60 mm Hg) παρά τη χορήγηση FIO2>50% Αντενδείξεις: πνευμοθώρακας, υποογκαιμία, αυξημένη ενδοκράνια πίεση, βρογχοπλευρικό συρίγγιο

ΝΕΟΤΕΡΟΙ ΤΥΠΟΙ IPPV Αερισμός προσαρμοζόμενης πίεσης (APV) Θέτουμε ένα ανώτατο όριο πίεσης και έναν στόχο VT και ο αναπνευστήρας προσπαθεί να χορηγήσει αυτόν τον όγκο με τη μικρότερη δυνατή εισπνευστική πίεση Αερισμός προσαρμοζόμενης υποστήριξης (ASV) Εισάγουμε το ιδανικό σωματικό βάρος του ασθενούς τον επιθυμητό κατά λεπτόν αερισμό (90-120% min vol) και ένα ανώτατο όριο Pinsp Ο αναπνευστήρας αναλύει τη μηχανική του αναπνευστικού συστήματος και ρυθμίζοντας ανάλογα την Pinsp χορηγεί την ιδανική σχέση VT/RR, έτσι ώστε να προστατεύεται ο πνεύμονας από το ογκότραυμα/βαρότραυμα

PRVC (Pressure regulated volume control) A control mode, which delivers a set tidal volume with each breath at the lowest possible peak pressure. Delivers the breath with a decelerating flow pattern that is thought to be less injurious to the lung…… “the guided hand”. This mode combines the benefit of a volume mode (guaranteed minute ventilation) with the benefits of a pressure mode (decelerating flow pattern and a lower PIP for the same tidal volume as compared to volume control).

PRVC Decelerating inspiratory flow pattern (square wave pressure build up) Pressure automatically adjusted according respiratory mechanics to deliver set tidal volume Pressure Flow Volume Set tidal volume

PRVC Automatically Adjusts To Compliance Changes

Advantages of volume targeted ventilation A significant increase in lung compliance, such as following exogenous surfactant administration will lead to a proportional increase in delivered VT unless the inflating pressure is reduced As the VT increases due to improving compliance after surfactant administration, the ventilator automatically drops the PIP. Volume Guarantee: New Approaches in Volume Controlled Ventilation for Neonates. Ahluwalia J, Morley C, Wahle HG. Dräger Medizintechnik GmbH. ISBN 3-926762-42-X

PRCV: Advantages Decelerating inspiratory flow pattern Pressure automatically adjusted for changes in compliance and resistance within a set range Tidal volume guaranteed Limits volutrauma Prevents hypoventilation

PRVC: Disadvantages Pressure delivered is dependent on tidal volume achieved on last breath Intermittent patient effort  variable tidal volumes Pressure Flow Volume Set tidal volume

PRVC: Disadvantages Pressure delivered is dependent on tidal volume achieved on last breath Intermittent patient effort  variable tidal volumes Pressure Flow Volume Set tidal volume

Αποδέσμευση από τον αναπνευστήρα Weaning

Mechanical Ventilation Assessment of Weaning Readiness A method for Screening (Spontaneous Breathing Trial = SBT) A method for Weaning Difficult-to-wean patients (i.e., patients who fail SBT) This slide shows a simple diagram on the function of T-tube in weaning. The weaning process constitutes an assessment of patient’s readiness for weaning. Then comes the important role of T-tube. T-tube fulfills two major functions in weaning: 1) As a method for screening of patients who can readily be extubated, also called a spontaneous breathing trial (SBT), and 2) As a method for weaning difficult-to-wean patients, defined as patients who fail a SBT in the acutely ill patients, and 3) As a method for weaning the extremely difficult-to-wean chronically ill patients (usually in the long term weaning unit).

Πηγή Ο2 O2 O2 O2 O2

Which mode? How long? T piece PSV A) Esteban et al, AJRCCM 1999 B) Perrin et al, Intensive Care Med 2002

The Difficult- to-Wean Patients

-12 months prospective study -546 patientts meeting weaning criteria 14 Intensive Care Units: -12 months prospective study -546 patientts meeting weaning criteria Esteban et al., N Engl J Med 1995, 332: 345-50

Creteil, Rome, Barcelona -18 months prospective study 3 Intensive Care Units: Creteil, Rome, Barcelona -18 months prospective study -456 patientts meeting weaning criteria Brochard et al., AJRCCM 1994, 150: 896

PSV T-piece Am J Respir Crit Care Med 2001;164:225-230.