MECHANICAL VENTILATION. A. Neyrinck, MD Department of Anesthesiology University Hospitals Leuven

Transcriptie

1 MECHANICAL VENTILATION A. Neyrinck, MD Department of Anesthesiology University Hospitals Leuven

2 INDICATIE

3 FUNCTIE VAN HET RESPIRATOIR STELSEL het doel van het respiratoir stelsel is zuurstof toe te voegen aan het bloed en CO 2 te verwijderen uit het bloed; anders gezegd om gasuitwisseling te laten plaatsgrijpen tussen ingeademende lucht en veneus zuurstofarm bloed. De functie van het respiratoir stelsel zal er dus enerzijds in bestaan om lucht aan en af te voeren in ons lichaam en anderzijds om bloed aan en af te voeren zodat deze uitwisselingen kunnen plaatsvinden. De anatomie en de fysiologie van het respiratoir stelsel zijn erop voorzien om deze functies te laten plaatsgrijpen. De noodzaak van het respiratoir stelsel ligt in het metabolisme van onze cellen die voor hun energieproductie constant zuurstof nodig hebben en hierbij CO 2 produceren.

4 DOEL VAN MECHANISCHE VENTILATIE Wanneer de functies van het respiratoir stelsel falen of insufficiënt zijn, zullen deze moeten overgenomen worden door artificiële of kunstmatige beademing. Respiratoire insufficiëntieis dus de noodzakelijke voorwaarde voor mechanische ventilatie Mechanische ventilatie zal nooit alle functiesvan ons respiratoir stelsel overnemen Het belangrijkste doel van mechanische ventilatie zal er in bestaan: De oxygenatie bevorderen De CO2 eliminatie bevorderen De ademarbeid reduceren Het risico op complicatie zo laag mogelijk houden

5 INDICATIES TOT MECHANISCHE VENTILATIE De oorzaak van slechte oxygenatie en CO2 eliminatie is niet altijd respiratoire insufficiëntie Circulatoire problemen moeten uitgesloten worden Zuurstof transport kan verminderd zijn door laag hemoglobine Metabole problemen ter hoogte van de cellen

6 INDICATIES TOT MECHANISCHE VENTILATIE Mechanische ventilatie kan ook geïndiceerd zijn in situaties zonder primair respiratoire insufficiëntie Na majeure chirurgieomwille van circulatoire instabiliteit, metabole acidose of hypothermie Bij bepaalde specifieke chirurgische procedures omwille van het discomfort voor de patiënt Bij hersenschade om de druk in de hersenenonder controle te houden Wanneer de luchtweg moet beveiligdworden zoals bij obstructie ter hoogte van het hoofd-hals gebied Wanneer de patiënt onbeweegelijkmoet blijven zoals bij schade aan het ruggemerg

7 INDICATIES TOT MECHANISCHE VENTILATIE Respiratoir falen wordt veelal in twee grote groepen ingedeeld Type 1 respiratoir falen: problemen met de oxygenatie Type 2 respiratoir falen: problemen met de ventilatoire mechanica Patiënten zullen vaak een combinatie vertonen van beide types Patiënten kunnen een primaire oorzaak van respiratoir falen hebben tengevolge van hun onderliggende ziekte; dit omvat vooral de populatie op de intesieve zorgen afdeling Patiënten kunnen ook mechanische ventilatie nodig hebben tijdens de perioperatieve periode ten gevolge van de anesthesie

8 INDICATIES TOT MECHANISCHE VENTILATIE ANESTHESIE Pathologie thv longweefsel

9 INDICATIES TOT MECHANISCHE VENTILATIE Het openen van de thoracale holte tijdens cardiale chirurgie is een bijkomende reden waarom patiënten mechanisch moeten geventileerd worden De hydraulische koppeling tussen spieren en longen verdwijnt en de pleurale holte verliest zijn negatieve druk (peumothorax) waardoor de long zal collaberen

10 WERKING EN MODI VAN DE VENTILATOR

11 PRINCIPE VAN MECHANISCHE VENTILATIE Door het opleggen van een positieve druk een gasflow induceren zodat een bepaald volume de longen kan ventileren afhankelijk van de weerstand en compliantie van het ademhalingssysteem De weerstand ontstaat tengevolge van de gasflow in een buizenstelsel en de compliantie beschrijft de elastische eigenschappen van de long en de thoraxwand die moeten overwonnen worden

12 PRINCIPE VAN MECHANISCHE VENTILATIE (be)ademen is eigenlijk de opeenvolging van verschillende ademcyclussen Mechanische ventilatoren zullen deze ademcyclussen overnemen Twee principes zijn belangrijk wanneer we de werking van ventilatoren of hun ademcyclus willen beschrijven: 1. CYCLING: de cycling eigenschappen van een ademcyclus beschrijft op welke manier (op basis van welke parameter) een ademcyclus begint en wordt beëindigd en hoe de verschillende ademcycli zich ten opzichte van elkaar verhouden 2. INSPIRATORY MOTIVE FORCE: dit verwijst naar het mechanisme dat de ventilator gebruikt om gas in de longen te drijven.

13 DE RESPIRATOIRE CYCLUS

14 DE RESPIRATOIRE CYCLUS De ademcyclus bestaat uit 2 fazen: De inspiratiefaze (actief) De expiratiefaze (passief) De inspiratory time is de duur van de inspiratiefaze De expiratory time is de duur van de expiratiefaze De respiratory rate is het aantal cycli per minuut (de frequentie) De inspiratory cycling is de overgang van expiratie naar inspiratie De expiratory cycling is de overgang van inspiratie naar expiratie De inspiratory time bestaat soms uit een active faze en een bijkomende eind-inspiratoire pauze

15 VOLUME VERSUS DRUK GESTUURD De inspiratory motive force is de manier waarop de ventilator een drukgradient aanbrengt tussen de bovenste luchtwegen en de alveolen (waardoor een gasflow ontstaat) en kan ingedeeld worden in Negatieve druk ventilatie: vooral gebruikt vroeger in de ijzeren long Positieve druk ventilatie: dit is de huidige, klassieke manier Omwille van de elastische eigenschappen van ons respiratoir stelsel, zijn volume en druk onderling afhankelijk van elkaar. Dit wordt weergegeven door de compliantie Wanneer het volume in het respiratoir stelsel wordt gewijzigd zal dit leiden tot een drukverandering, dit noemen we volume- gecontroleerde ventilatie Wanneer de druk in het respiratoir stelsel wordt gewijzigd zal dit leiden tot een volumeverandering, dit noemen we druk-gecontroleerde ventilatie

16 VOLUME VERSUS DRUK GESTUURD

17 VOLUME VERSUS DRUK GESTUURD Tijdens de ademcyclus kunnen we drie belangrijke parameters monitoren om de cyclus beter te begrijpen: De druk-curve De volume-curve De flow-curve: dit is de flow (L/min) die de ventilator gebruikt om druk of volumegestuurd te werken. Druk om de elastische eigenschappen te overwinnen Druk om de weerstand te overwinnen

18 VOLUME VERSUS DRUK GESTUURD Op de druk curve kunnen we een aantal parameters onderscheiden: De peak inspiratory pressure : de maximale druk die tijdens de cyclus bereikt wordt. Deze druk wordt gebruikt om de dynamische compliantie te berekenen De plateau pressure : de druk die aangehouden wordt tijden een inspiratoire pauze; het is de druk op het ogenblik dat er geen flow in het respiratoir systeem aanwezig is. Deze druk wordt gebruikt om de statische compliantie te berekenen. De mean airway pressure : dit is een gemiddelde drukwaarde die wordt berekend aan de hand van de oppervlakte onder curve De PEEP : dit is de positive end-expiratory pressure. Dit is de druk die aanwezig blijft in het respiratoir stelsel op het einde van de expiratiefaze. Deze druk belet dat de longen volledig samenvallen

19 VOLUME GESTUURDE VENTILATIE De afbeelding kan niet worden weergegeven. Het is mogelijk dat er onvoldoende geheugen beschikbaar is op de computer om de afbeelding te openen of dat de afbeelding beschadigd is. Start de computer opnieuw op en open het bestand opnieuw. Als de afbeelding nog steeds wordt voorgesteld door een rode X, kunt u de afbeelding verwijderen en opnieuw invoegen.

20 VOLUME GESTUURDE VENTILATIE Het teugvolume wordt ingesteld en de ventilator zal een bepaalde flow ontwikkelen om dat teugvolume te bereiken Het verloop van de drukcurve wordt bepaald door de compliantie en de weerstand van het respiratoir systeem Volume-gestuurde ventilatie heeft het voordeel dat een gegarandeerde minuutventilatie wordt toegediend Volume-gestuurde ventilatie heeft het nadeel dat de luchtweg druk zeer hoog kan oplopen Het gebruik van constante flow kan asynchroniteit veroorzaken tussen de patiënt en de ventilator wanneer deze probeert een spontane adembeweging te maken. Hierdoor wordt bij moderne ventilatoren de flow gevarieerd.

21 VOLUME GESTUURDE VENTILATIE

22 DRUK GESTUURDE VENTILATIE

23 DRUK GESTUURDE VENTILATIE De luchtwegdruk tijdens inspiratie wordt ingesteld Het volume dat toegediend wordt en de flow zijn afhankelijk van de compliantie en weerstand van het respiratoir systeem De snelheid waarmee de druk stijgt tijdens inspiratie kan gevarieerd worden druk-gestuurde ventilatie heeft het voordeel dat het de druk in het respiratoir stelsel niet boven een bepaalde waarde laat oplopen en biedt op die manier veiligheid tegen barotrauma Volume-gestuurde ventilatie heeft het nadeel dat het minuutvolume variabel is Het variable flow-patroon heeft als voordeel dat er grotere synchroniteit is tussen de patiënt en de ventilator wanneer hij een poging tot ademen onderneemt tijdens de cyclus.

24 DRUK VERSUS VOLUME GESTUURD VOLUME PRESSURE TIDAL VOLUME FIXED VARIABLE AIRWAY PRESSURE VARIABLE FIXED MINUTE VOLUME SET MEASURED INSPIRATORY FLOW CONSTANT DECELERATING

25 CYCLING Inspiratoire cycling beschrijft de overgang van de expiratie naar de inspiratie Door de ventilator bepaald Volume-cycling: de ventilator start de cyclus als het minuutvolume beneden een bepaalde drempelwaarde valt Time cycling: de ventilator start de cyclus als een bepaalde tijd verstreken is, dit weerspiegelt zich in de frequentie die wordt ingesteld Door de patiënt bepaald Spontane adembewegingen: deze kunnen door de ventilator toegelaten worden (accomodated) of niet toegelaten worden (not accommodated) Triggered adembewegingen: wanneer de patiënt een inspanning doet om aan de ademcyclus te beginnen wordt hij hierin geassisteerd door de ventilator Mandatory: wanneer de patiënt zelf niets doet, wordt de cyclus volledig opgelegd door de ventilator

26 CYCLING Expiratoire cycling beschrijft de overgang van de inspiratie naar de expiratie Time-cycling: wordt afgeleid van de I:E ratio en frequentie Flow-cycling: wanneer de inspiratoire flow terugvalt tot een bepaald percentage van de maximale inspiratoire flow; dit kan alleen bij drukgestuurde beademing (volume-gestuurd heeft constante flow) Dit cycling mechanisme kan beïnvloed worden door tussenliggende inspanning van de patiënt die ervoor zorgen dat het flow-patroon verstoord wordt

27 INSPIRATOIRE CYCLING

28 INSPIRATOIRE CYCLING De triggering van een patiënt kan op verschillende manieren verlopen Pressure triggering: doordat de patiënt een inspanningspoging doet zal de druk transiënt dalen. Hierop wordt de ventilator getriggered om de patiënt te assisteren Flow triggering: wanneer de patiënt een inspanningspoging doet zal een constante background flow verstoord worden. Hierop wordt de ventilator getriggered om de patiënt te assisteren. Neurologische triggering: met behulp van elektroden op het diafragma die beginnende contractie meten en hierop de ventilator gaan triggeren.

29 ADEMHALINGSTYPES

30 SYNCHRONISATIE

31 SYNCHRONISATIE

32 MODUS VAN VENTILATIE CMV or IPPV Continuous mandatory mode Intermittent positive pressure ventilation Tidal volume and frequency are fixed (mandatory) No triggering No synchronisation Volume or pressure control

33 MODUS VAN VENTILATIE TRIGGERED PSV: pressure support ventilation Alleen getriggerede adembewegingen Eventueel back-up modus: apnee ventilatie PAV: proportional assist ventilation; de support varieert met de inspanning SPONTANEOUS CPAP: continuous positive airway pressure

34 MODUS VAN VENTILATIE HYBRID ASSIST CONTROL SIMV Als de patiënt geen inspanning doet: volledig gecontroleerd Als de patiënt een inspanning doet: een vast teugvolume wordt toegediend Zowel volume als drukgestuurd Synchronized intermittent mandatory ventilation Alleen inspiratieinspanningen binnen een trigger window zijn supported De andere inspiratieinspanningen zijn gesynchroniseerd BILEVEL VENTILATION (BIPAP) 2 levels of pressure are set Spontaan ademen mogelijk tijdens beide drukniveaus Additie van pressure support mogelijk

35 MODUS VAN VENTILATIE

36

37 BEHANDELING VAN HYPOXIE Verhoging van de volumes Recruitment van alveolen Oppervlakte van gasuitwisseling neemt toe Verhoging van PEEP Recruitment van alveolen Verhogen van de I:E ratio Meer tijd voor inspiratie Recruitment maneuvres Openen van gesloten alveolen Zuurstoftherapie Oorzaken van ongelijkheid van ventilatie/perfusie opsporen

38 BEHANDELING VAN HYPOXIE

39 BEHANDELING VAN HYPOXIE

40 BEHANDELING VAN HYPERCAPNIE VERHOGING VAN HET ALVEOLAIR MINUUTVOLUME VENTILATIE Verhogen van teugvolume Verhogen van frequentie Verhogen van aantal geventileerde alveolen (=verminderen van de fysiologische dode ruimte). Dit kan door PEEP toe te voegen BICARBONAAT BUFFER? VERHOGEN VAN DE VERSE GASFLOW OM ALLE CO2 UIT TE WASSEN PERMISSIEVE HYPERCAPNIE?

41 RESPIRATOIRE VERANDERINGEN TIJDENS ANESTHESIE Onderdrukking van de ademhalingscentra

42 RESPIRATOIRE VERANDERINGEN TIJDENS ANESTHESIE Onderdrukking van de ademhalingscentra

43 RESPIRATOIRE VERANDERINGEN TIJDENS ANESTHESIE Daling van de functioneel resoiduele capaciteit

44 RESPIRATOIRE VERANDERINGEN TIJDENS ANESTHESIE Daling van de functioneel resoiduele capaciteit

45 RESPIRATOIRE VERANDERINGEN TIJDENS ANESTHESIE Toename van de luchtwegweerstand

46 RESPIRATOIRE VERANDERINGEN TIJDENS ANESTHESIE Toename van de luchtwegweerstand

47 RESPIRATOIRE VERANDERINGEN TIJDENS ANESTHESIE Toename van de PCO2

48 MONITORING VAN DE VENTILATIE

49 MONITORING CO2 monitoring

50 MONITORING CO2 monitoring Capnographie Informatie over circulatie (aanvoer CO2) en ventilatie (afvoer CO2) Transcutane zuurstofmeting oxygenatie Saturatiemeting oxygenatie Monitoring inspiratoire zuurstoffractie

51 MONITORING Monitoring van gasconcentraties Infrarood absorptie specrophotometry CO2, lachgas, anesthesiegas Massa spectrometry Multipele gassen

52 Monitoring van Druk Volume Flow MONITORING

53 COMPLICATIE VAN MECHANISCHE VENTILATIE

54 CARDIOVASCULAIRE VERANDERINGEN VENEUZE RETOUR: daling tijdens inspiratie bij positieve druk

55 CARDIOVASCULAIRE VERANDERINGEN RECHTER VENTRIKEL Door daling in veneuze retour zal het slagvolume dalen De afterload wordt bepaald door de pulmonaal vasculair weerstand die op zijn beurt ook veranderd wordt door mechanische ventilatie

56 CARDIOVASCULAIRE VERANDERINGEN PULMONAAL VASCULAIRE WEERSTAND

57 CARDIOVASCULAIRE VERANDERINGEN LINKER VENTRIKEL Door daling in veneuze retour zal het slagvolume dalen De intrathoracale druk is verhoogd en zal het verschil tussen eind-diastolische en eind-systolische druk reduceren

58 CARDIOVASCULAIRE VERANDERINGEN

59 PULMONALE COMPLICATIES ZUURSTOF TOXICITEIT Veroorzaakt toxische zuurstofradicalen Leidt tot celdood De laagste concentratie is de beste concentratie Rekening houden met transportcapaciteit in het bloed

60 PULMONALE COMPLICATIES BAROTRAUMA Ruptuur van de longalveolen waardoor lucht in de pleurale ruimte komt Er ontstaat een pneumothorax Bij spanningspneumothorax ontstaat cardiovasculaire collaps

61 PULMONALE COMPLICATIES VENTILATOR GEASSOCIEERDE PNEUMONIE

62 PULMONALE COMPLICATIES VALI: ventilator associated lung injury Directe overstretching van alveolen: volutrauma Herhaaldelijk openen en sluiten van alveolen die atelectatisch zijn: atelectrauma

63 PULMONALE COMPLICATIES Overdistention (baby lung) volutrauma in functional reduced lung volume reduction in tidal volume interdependence Atelectrauma (open lung concept) Repetitive opening and closure of atelectatic zones recruitment and PEEP Pinhu et Al. Lancet 2003; 361:

64 PULMONALE COMPLICATIES VILI (ventilation induced lung injury) DISTENTION / VOLUTRAUMA MECHANICAL FORCES ATELECTRAUMA BARRIER DYSFUNCTION INFLAMMATION / BIOTRAUMA LUNG INJURY Increased permeability SYSTEMIC INFLAMMATION TRANSLOCATION BACTERIA PERIPHERAL IMMUNOSUPPRESSION ARDS/ALI UNDERLYING LUNG INJURY MULTIPLE HIT VALI (ventilation associated lung injury)

65 PULMONALE COMPLICATIES