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Mechanische Ventilation. Kathleen Donnely, MD Albany Medical College Albany, NY Michael Kelly, MD Maimonides Medical Center Brooklyn, NY Norbert Lutsch, FA IP Ostschweizer Kinderspital St.Gallen (Übersetzung ins Deutsche / Ergänzungen). Einleitung. Indikationen

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Presentation Transcript
mechanische ventilation
Mechanische Ventilation

Kathleen Donnely, MD

Albany Medical College

Albany, NY

Michael Kelly, MD

Maimonides Medical Center

Brooklyn, NY

Norbert Lutsch, FA IP

Ostschweizer Kinderspital St.Gallen

(Übersetzung ins Deutsche / Ergänzungen)

einleitung
Einleitung
  • Indikationen
  • Grundlagen Anatomie und Physiologie
  • Ventilationsmodi
  • Wahl der Modi und Einstellungen
  • Häufige Probleme
  • Komplikationen
  • Weaning and Extubation
indikationen
Indikationen
  • Respiratorische Störungen
    • Apnoe / Respiratorischer Arrest
    • Inadäquate Ventilation (akut vs. chronisch)
    • Inadäquate Oxygenation
    • Chronisch respiratorische Insuffizienz mit Gedeihstörung (FTT)
indikationen4
Indikationen
  • Kardiale Insuffizienz
    • Verringerung der Atemarbeit
    • Reduzierung des O² Verbrauchs
  • Neurologische Dysfunktion
    • Zentrale Hypoventilation / häufige Apnoe
    • Komatöse Patienten, GCS < 8
    • Atemwegs protektiv
anatomische grundlagen
Anatomische Grundlagen
  • Obere Luftwege
    • Befeuchtung der inhalierten Gase
    • Stelle des größten Atemwiderstandes
  • Untere Luftwege
    • Zuleitende Atemwege (Anat. Totraum)
    • Resp. Bronchiolen
    • Alveolen (Gasaustausch)
physiologische grundlagen
Physiologische Grundlagen
  • Negativer Druckkreißlauf
    • Gradient zwischen Mund und Pleuralraum ist die treibende Kraft
    • Benötigt, um den Widerstand zu überwinden
    • Offenhalten der Alveolen
      • Überwinden elastischer Rückstosskräfte
    • Balance zwischen elastischer Rückstosskräfte des Brustkorbes und der Lunge
grundlagen physiologie
Grundlagen Physiologie

http://www.biology.eku.edu/RITCHISO/301notes6.htm

normale druck volumenbeziehung in der lunge
Normale Druck-Volumenbeziehung in der Lunge

http://physioweb.med.uvm.edu/pulmonary_physiology

ventilation
Ventilation
  • Kohlendioxid

PaCO2= k * Metabolische Produktion Alveoläre Minutenventilation

Alv. MV = Resp. Freq. * Effektives Tidalvol.

Effektives TV = TV - Totraum

Totraum = anatomisch + physiologisch

oxygenation
Oxygenation
  • Sauerstoff:
    • Minutenventilation ist die Menge frisches Gas, welches in die Alveolen gelangt
    • Der O² Partialdruck in den alveolen (PAO2) ist die treibende Kraft für den Gasaustausch durch die Alveo-Kapilläre Membran
    • PAO2 = ({Atmos. Druck - Wasserdampf}*FiO2) - PaCO2 / RQ
    • Perfundiere Alveolen, die gut ventiliert sind
    • Nach 1/3 des Weges durch die Kapillare ist das Hb voll gesättigt
abnormer gasaustausch
Gründe für Hypoxämie:

Alveoläre Hypoventilation

V/Q mismatch

Shunt

Diffusionsstörung

Gründe für Hyperkapnie:

Alveoläre Hypoventilation

V/Q mismatch

Abnormer Gasaustausch

Wegen der unterschiedlichen Löslichkeit von O2 und CO2 und deren verschiedener Dissoziationskurven, resultieren Shunt und Diffusionsstörungen nicht zwangsläufig in einer Hyperkapnie.

gasaustausch
Gasaustausch
  • Hypoventilation und V/Q mismatch sind die häufigsten Ursachen des abnormen Gasaustausches auf einer PICU (Päd.IPS)
  • Korrigiere Hypoventilation -> erhöhe MV
  • Korrigiere V/Q mismatch -> erhöhe die Fläche der ventilierten Lunge oder verbessere die Perfusion der Gebiete, die ventiliert werden
mechanische ventilation15
Mechanische Ventilation
  • Auf was können wir einwirken……
    • Minutenventilation (erhöhe Freq. / Tidalvolumen)
    • Druckgradient = A-a Gleichung (erhöhe atm.Druck, FiO2, erhöhe Ventilation, ändere RQ)
    • Austauschfläche = Lungenvolumen für Ventilation (Volumevergrösserung durch Druckerhöhung, d.H., Mean Airway Pressure)
    • O2 Löslichkeit = ?Perfluorcarbon?
mechanische ventilation16
Mechanische Ventilation

Ventilatoren verabreichen Gas mit einem bestimmten Druck. Die Menge des Gases kann durch Zeit, Druck, oder Volumen begrenzt werden. Die Dauer der Gasverabreichung kann durch Zeit, Druck, oder Flow bestimmt werden

nomenklatur
Nomenklatur
  • Atemwegsdrücke
    • Peak Inspiratory Pressure (PIP)
    • Positive End Expiratory Pressure (PEEP)
    • Pressure above PEEP (PAP or ΔP)
    • Mean airway pressure (MAP)
    • Continuous Positive Airway Pressure (CPAP)
  • Inspirationszeit oder I:E Ratio
  • Tidalvolumen: Menge an Gaszufuhr / Atemzug
beatmungsformen
Beatmungsformen
  • Beatmungsmodi:
    • Jeder Atemzug wird vom Ventilator voll unterstützt
    • Bei den klassischen Modi waren die Patienten nicht in der Lage zu selber zu atmen, von den voreingestellten Beatmungshüben einmal abgesehen..
    • Bei neueren Modi arbeiten die Ventilatoren mit assistierenden Modi, mit minimaler Eintstellrate und alle getriggerten Atemzüge über dieser Rate werden voll unterstützt z.B. ASB.
beatmungsformen19
Beatmungsformen
  • IMV Modi: Intermittent Mandatory Ventilation Modi – Atemzüge über der eingestellten Rate werden nicht unterstützt
  • SIMV: Der Vent. synchronisiert IMV-Atemzüge mit der Spontanatmung des Patienten
  • Pressure Support: Vent. verabreicht Druckunterstützung bis zum voreingestellten Druck oder Volumen, aber keine feste Frequenz
beatmungsformen20
Wann immer ein Atemzug vom Ventilator unterstützt wird, ungeachtet des Modus, wird die Unterstützung entweder vom Druck oder dem Volumen Limitiert.

Volumenlimitiert: Tidalvolumen einstellen!

Drucklimitiert: PIP oder PAP einstellen!

Beatmungsformen
druck volumenbeziehung
Druck Volumenbeziehung

Ist das Volumen vorgegeben, variiert der Druck…..ist der Druck vorgegeben, variiert das Volumen…..

….entsprechend der Compliance…...

COMPLIANCE =

 Volumen /  Druck

compliance
Compliance

Burton SL & Hubmayr RD: Determinants of Patient-Ventilator Interactions: Bedside Waveform Analysis, in Tobin MJ (ed): Principles & Practice of Intensive Care Monitoring

assist regelung volumen
Assist-Regelung, Volumen

Ingento EP & Drazen J: Mechanical Ventilators, in Hall JB, Scmidt GA, & Wood LDH(eds.): Principles of Critical Care

imv volumenlimitiert
IMV, volumenlimitiert

Ingento EP & Drazen J: Mechanical Ventilators, in Hall JB, Scmidt GA, & Wood LDH(eds.): Principles of Critical Care

simv volumenlimitiert
SIMV, volumenlimitiert

Ingento EP & Drazen J: Mechanical Ventilators, in Hall JB, Scmidt GA, & Wood LDH(eds.): Principles of Critical Care

control vs simv
Kontrollierte Modi

Jeder Atemzug wird voll unterstützt, ungeachtet des “Triggers”

Über Frequenz kann nicht “geweant” werden

Agitierte Patienten können hyperventilieren

Mögl. Pat/Vent asynchronisierung verlangt üblicherweise Sedation +/- Paralyse

SIMV Modus

Vent versucht mit Eigenatmung des Pat zu synchronisieren

Patient nimmt dazwischen “eigene” Atemzüge (+/- PS)

Potentiell erhöhte Atemarbeit

Pat/Vent asynchronisierung möglich

Control vs. SIMV
druck vs volumen
Druckbegrenzt

FiO2 und MAP einstellen (oxygenation)

Einfluss auf die Ventilation ist trotzdem möglich (Frequenz, PAP)

Dezellerierendes flow-muster ( PIP bei gleichem Vt)

Volumenbegrenzt

Minutenventilation einstellen

Einfluss auf Oxygenation ist trotzdem möglich (FiO2, PEEP, I-time)

Konstantes Flow- muster

Druck vs. Volumen
druck vs volumen29
Druck “Falle”

Plötzliche Veränderung des Volumens bei veränderter Lungencompliance

Kann zu Hypoventilation oder Lungenüberblähungen führen

Bei akuter ETT Obstruktion wird ein geringeres Tidalvolumen verabreicht

Volumen “Falle”

Kein PIP Limit per se (üblicherw. Haben Vent ein oberes Drucklimit)

Konstanter Flow produziert höhere PIP bei gleichem Tidalvolumen, verglichen mit Druckkontrollierten Modi

Druck vs. Volumen
trigger
Trigger
  • Wie weiß der Ventilator wann er einen Atemhub auslösen muß? - “Trigger”
    • Atemanstrengung des Pat.
    • Verstrichene Zeit
  • Die Atembemühung des Pat. kann als Druck oder Flowänderung “gemessen” werden (im Messkreislauf)
wegleitung gef llig
Wegleitung gefällig??

Druckunterstützung

  • “Trigger”: Der Ventilator braucht eine bestimmte Atemarbeit vom Patienten
  • Kann Atemarbeit verringern, indem für getrig-gerte Atemzüge Flow während der Inspiration verabreicht wird
  • Kann bei spontanen Atemzügen im IMV Modus oder als stand alone Modus (CPAP) gegeben werden
  • Ist Flow-gesteuert
fortschrittliche modi
Fortschrittliche Modi
  • Pressure-Regulated Volume Control (PRVC)
  • Volume Support
  • Inverse Ratio (IRV) oder Airway-Pressure Release Ventilation (APRV)
  • Bilevel (BIPAP)
  • HFOV
fortschrittliche modi33
Fortschrittliche Modi

PRVC

Dieser Modus liefert ein voreingestelltes Tidalvolumen mit jedem Atemzug mit dem niedrigst möglichen Spitzendruck. Nutzt dabei ein dezellerierendes Flowmuster, was dadurch zu weniger Lungenverletzungen führt….

fortschrittliche modi34
Fortschrittliche Modi

Volumenunterstützung

  • Äquivalent zum smart pressure support
  • Setze ein “Ziel” Tidalvolumen fest
  • Der Vent überwacht das verabreichte Volumen und regelt die Druck-unterstützung, um das “Ziel” mit den von uns eingestellten Limiten zu erreichen.
fortschrittliche modi35
Fortschrittliche Modi

Airway Pressure Release Ventilation

  • Kann beschrieben werden, als gäbe man dem Pattienten zwei versch. Level von CPAP
  • Einzustellen sind “hoher” und “tiefer” Druck mit “release” time
  • Die Länge des “hohen” Drucks ist üblicher-weise grösser als die des “tiefen” Drucks
fortschrittliche modi36
Fortschrittliche Modi

Kurzfristige

Druckentlastung

Von einem CPAP-Niveau

Lungenvolumina

sind kleiner, gedacht

Für alveoläre Rekrutierung

fortschrittliche modi37
Fortschrittliche Modi

Inverse Ratio Ventilation

  • Pressure Control Mode
  • I:E > 1
  • Kann den MAP ohne PIP erhöhen : verbessert die Oxygenation und limitiert Barotraumata
  • Signifikantes Risiko für Air Trapping
  • Patient muß wahrscheinlich tief sediert und möglicherweise auch relaxiert werden
fortschrittliche modi38
Fortschrittliche Modi

Hochfrequenzoszillatorventilation

  • Extrem hohe Frequenzen (Hz = 60/min)
  • Tidalvolumina < anatomischer Totraum
  • Einstellen & Titrieren des Mean Airway Pressure
  • Amplitude äquivalent zu Tidalvolumen
  • Mechanismus des Gasaustauschs unklar
  • Traditionelle “Rescue” Therapie
  • Aktive Expiration
fortschrittliche modi39
Fortschrittliche Modi

Hochfrequenzoszillatorventilation

  • Patient sollte relaxiert sein
  • Häufiges Absaugen durch Volumenverlust beim Diskonnektieren des Patienten vom Oszillator nicht praktikabel??
  • Erhöhte Dekubitusgefährdung, da Patient nicht regelmässig gelagert werden kann??
  • Lagern und Absaugen, wie Patientenzustand es zulässt
fortschrittliche modi40
Fortschrittliche Modi

Non Invasive Positive Pressure Ventilation

  • Verabreicht PS und CPAP via eng sitzender Maske (BiPAP: bi-level positive airway pressure)
  • “Sicherheitsfrequenz” einstellbar
  • Sedation kann noch immer nötig sein
starteinstellungen
Drucklimitiert

FiO2

Rate/Frequenz

T-insp / I:E ratio

PEEP

PIP oder PAP

Volumenlimitiert

FiO2

Rate/Frequenz

T-insp / I:E ratio

PEEP

Tidalvolumen

Starteinstellungen

Diese Einstellungen beziehen sich auf Zeit ge-steuerte Ventilatoren. Flow gesteuerte Ventilatoren werden in der Pädiatrie kaum benutzt

starteinstellungen42
Starteinstellungen
  • Einstellungen
    • Frequenz: Starte mit “normalen” Frquenzen, 15 für Jugendliche/ Kinder, 20-30 Babies /Kleinkinder
    • FiO2: 100% und entwöhne nach unten…
    • PEEP: 3-5
    • Kontrollierte Beatmung (A/C) oder unterstützend (SIMV)
    • Modi ?
die wahl der mittel
Drucklimitiert

FiO2

Frequenz

T-insp

PEEP

PIP

Volumenlimitiert

FiO2

Frequenz

Tidalvolumen

PEEP

T-insp

Die Wahl der Mittel

MV

MAP

Tidalvolumen ( & MV) variiert

PIP ( & MAP) variiert

anpassungen
bezüglich Oxygenation, justiere:

FiO2

PEEP

T-insp

PIP

bezüglich Ventilation, justiere:

Frequenz

Tidalvolumen

Anpassungen

MV

MAP

einstellungen
Einstellungen
  • PEEP

wird eingesetzt, um alveolären Kollaps in der End-Expiration zu verhindern; oder um kollabierte Lungenareale zu rekrutieren; kann auch die Funktion eines Stent´s haben z.B. Tracheomalazie

slide46
Aber...
  • Ist es wirklich so simpel ?
    • Den Peep zu erhöhen, kann den Totraum vergrössern, das HMV verringern, V/Q Mismatch begünstigen
    • Die Atemfrequenz zu erhöhen, kann zu dynamischer Hyperinflation (auto-PEEP) führen, was eine Verschlechterung der Oxygenation und Ventilation bewirkt
problemmanagement
Problemmanagement
  • Funktioniert meine Beatmungstherapie?
    • Schaue den Patienten an !!
    • Höre deinem Patienten zu !!
    • Pulsoxy, ABGA, EtCO2
    • Thorax Rx
    • Ventilator prüfen (PIP; exp.Vte ; Alarme)
problemmanagement48
Problemmanagement
  • Bestehen Zweifel, diskonnektiere den Patienten vom Ventilator und beginne zu bebeuteln.
  • Bebeutle mit 100% O2.
  • Dies schließt den Ventilator als Problem- Ursache aus.
  • Bebeuteln von Hand kann helfen, die Patientencompliance zu messen
problemmanagement49
Problemmanagement
  • Atemwege zuerst: Liegt der ETT noch richtig? Einseitig beatmet?
  • Beatmung danach: Hebt sich die Brust? AG´s vorhanden und seitengleich?
  • Veränderungen? Atelektasen, Bronchospasmus, Pneumothorax, Pneumonie?
  • Kreislauf: Schock? Sepsis?
problemmanagement50
Problemmanagement
  • Nun, es klappt noch immer nicht…..
    • Richtige Einstellungen ? Richtiger Modus ?
    • Sollte der Ventilator mehr Arbeit leisten ?
      • Patient unfähig dies zu tun
      • Ursächliches Problem verschlechtert (neues Problem?)
    • Luftleck?
    • Muss der Patient tiefer sediert werden ?
    • Sollte der Patient extubiert werden ?
    • Ventilatoren sind auch nur Menschen..(funzt Er ?)
problemmanagement51
Problemmanagement
  • Patient - Ventilator Interaktion
    • Ventilator sollte Atemanstrengungen des Patienten erkennen (Trigger)
    • Ventilator muß Patientenanspruch genügen (Antwortzeit)
    • Ventilator darf Patientenanstrengung nicht beeinträchtigen (Synchronisation)
problemmanagement52
Problemmanagement
  • Verbessern der Ventilation und/oder Oxygenation
    • Frequenzerhöhung (oder verringern bei Air-Trapping)
    • Vt/PAP erhöhen um Tidalvolumen zu erhöhen
    • Peep erhöhen ( Alveoläres Recruitment )
    • Pressure Support erhöhen und/oder Sedation verringern um Spontanaktivität zu erhöhen
kleinere erwartungen
Kleinere Erwartungen
  • Permissive Hyperkapnie
    • Akzeptiere höhere PaCO2´s im Austausch für geringere Spitzendrücke
    • PH kann mittels NaBic oder anderen Puffern korrigiert werden
  • Permissive Hypoxämie
    • Akzeptiere ein PaO2 von 55-65; SaO2 88-90% im Austausch für geringeres FiO2 (<.60) und PEEP
    • Sauerstoffgehalt kann beibehalten werden, mit Hämatokritwerten > 30%
adjuvante therapien
Adjuvante Therapien
  • Bauchlage
    • Re-expandiert kollabierte dorsale Lungenareale
    • Der Brustkorb hat eine vorteilhaftere Compliance Kurve in Bauchlage
    • Das Herz bewegt sich weg von den Lungen
    • Daraus resultiert gewöhnlich eine bessere Oxygenation
    • Pflege ist erschwert (Absaugen, Rea, Dekubiti) aber nicht unmöglich…
    • Nicht jede Verbesserung ist von Dauer oder stellt sich beim ersten Versuch ein
adjuvante therapien55
Adjuvante Therapien
  • iNO Inhalation
    • Vasodilator mit kurzer Halbwertszeit kann über ETT verabreicht werden
    • Dilatiert Blutgefäße die ventilierte Alveolen versorgen und verbessert so V/Q
    • Hat keine systemische Wirkung da schnelle Inaktivierung bei Bindung an Haemoglobin
    • Verbessert die Oxygenation aber nicht den Outcome
komplikationen
Komplikationen
  • Ventilator Induzierte Lungenverletzung (VALI)
    • Sauerstofftoxizität
    • Barotrauma / Volutrauma
      • Spitzendruck
      • Plateaudruck
      • Scheerkräfte (Hohe Tidalvolumina)
      • PEEP
komplikationen57
Komplikationen
  • Kardiovaskuläre Komplikationen
    • schlechterer venöser rückfluß zum re. Herz
    • Verschieben des Interventrikulären Septum
    • verminderter linksseitige Nachlast (gut)
    • Veränderte rechtsseitige Nachlast
  • Resultat…..vermindertes HMV (üblicherweise, nicht immer und oft bemerken wir es nicht einmal)
komplikationen58
Komplikationen
  • Andere Komplikationen
    • Ventilator Assoziierte Pneumonie
    • Sinusitis
    • Analgosedierung
    • Risiken assoziierter Geräte (ZVK, Arterie)
    • Ungeplante Extubation
extubation
Extubation
  • Weaning
    • Ist die Ateminsuffizienz verschwunden oder verbessert ?
    • Ist der Patient ausreichend Oxygeniert und Ventiliert ?
    • Kann das Herz die vermehrte Atemarbeit tolerieren?
extubation60
Extubation
  • Weaning
    • Reduziere den PEEP (4-5)
    • Reduziere die Frequenz
    • Reduziere den PIP (nach Bedarf)
  • Was wir tun ist reduzieren was der Vent macht und sehen, ob der Patient die Differenz übernehmen kann….
extubation61
Extubation
  • Extubation
    • Kontrolle der Atemwegsreflexe
    • Freie obere Atemwege (Luftleck um Tubus?)
    • Minimaler Sauerstoffbedarf
    • Minimale Frequenz
    • Minimiere Druckunterstützung (0-10/ASB)
    • “Wacher ” Patient