Abstract: Teugvolume bij druk gecontroleerde beademing.wat is veilig? Zoektocht naar het juist teugvolume.

Transcriptie

1 0 Abstract: Teugvolume bij druk gecontroleerde beademing.wat is veilig? Zoektocht naar het juist teugvolume. Harmen Middelkamp Ventilation Practitioner i.o. Intensive Care MCL Leeuwarden

2 H.J. Middelkamp 1, P. Egbers 2, M koopmans 3, P Koetsier 4, M.J. Nieuwkoop 5 1. Ventilation Practitioner in opleiding, 2. Anesthesioloog-Intensivist, 3. Researchverpleegkundige, 4. Anesthesioloog-Intensivist, medische systeem beheerder MetaVision, 5. Systeem beheerder MetaVision Inleiding: Er is veel onderzoek gedaan naar veilig beademen bij ALI/ARDS 1,2,3 patiënten. Dit heeft resulterend in een richtlijn, waarbinnen beademing verricht zou moeten worden met een klein teugvolume. Teugvolumina tot 6ml/kg ideaal lichaamsgewicht worden, tijdens mechanische beademing van ALI/ARDS patiënten, beschouwd als het meest veilig 2.Beademing met een teugvolume van 6 ml/kg of kleiner wordt de long-beschermende strategie genoemd. Niet alleen het teugvolume is belangrijk bij een long beschermende beademingsstrategie, maar ook plateau druk, PEEP en FIO 2 zijn volgens deze richtlijn van belang. Naast ALI/ARDS patiënten, waarvoor een strategie beschreven is worden patiënten met andere ziekte beelden beademd; non ALI/ARDS patiënten. Voor hen is er geen richtlijn en is het nog een vraag wat de meest verstandige strategie lijkt. Naast de eigen observatie dat non ALI/ARDS patiënten een inflammatoire reactie kunnen ontwikkelen in de longen tijdens beademing brengt dit de volgende vragen naar voren; Welk teugvolume is voor non ALI/ARDS patiënten het meest veilig tijdens mechanische beademing? Hoe is dit binnen de IC van het MCL geregeld. Hoe staat dit beschreven in de richtlijnen protocollen die voor beademen gelden? Probleemstelling: Is het verstandig de beschermende beademingsstrategie ook te gebruiken bij NON ALI/ARDS patiënten? Het antwoord is gezocht binnen Evidence-Based Studies (E.B.S.) tijdens long beschermende beademing bij patiënten waarbij geen sprake is van ALI/ARDS. Wij hebben gezocht naar patiënten studies tijdens operaties, het beademen tijdens de postoperatieve fase na electieve chirurgie en bij patiënten die door neuromusculaire overdrachtsproblemen beademingsafhankelijk worden. Welk teugvolume in ml/kg-ideaallichaamsgewicht wordt door de onderzoekers van deze studies gezien als veilig voor een long beschermende beademingsstrategie en hoe wordt dit onderbouwd? Juist door te kijken naar gevolgen van beademing bij patiënten die nog geen inflammatie hebben in de longen, dus door uitsluiting van andere oorzaken, zoals ALI/ARDS, pneumonie en longziekten, kan ik tot de volgende hypothese komen: Veroorzaakt mechanische ventilatie een beademing gerelateerde inflammatoire reactie? Mogelijke oorzaken kunnen zijn; beademing met te grote teugvolumina of met weinig PEEP of een te hoge totale beademingsdruk. Ik wil proberen aan te tonen dat het teugvolume de belangrijkste oorzaak van deze inflammatoire reactie is. Dat wil ik doen door E.B. bewijs te krijgen over het optimale teugvolume bij non ALI/ARDS patiënten. Waarom het teugvolume? De beademingsvorm die gebruikt wordt door de intensivisten van het MCL is de druk gecontroleerde beademingsvorm. Bij deze beademingsvorm wordt niet direct het teugvolume ingesteld. Het is het gevolg van de ingestelde driving-pressure, de druk die zorgt voor de grote van de teug. Het is mogelijk dat door te weinig controle op het teugvolume de patiënten van de IC-MCL beademd worden met een te groot teugvolume. Het ideale

3 teugvolume voor een patiënt wordt berekend vanuit de lengte van de patiënt en het geslacht. Met behulp van een formule wordt het ideale lichaamsgewicht uitgerekend (IBW). De in het MCL gehanteerde formules zijn; -Volwassen man: IBW (kg) = x lengte (cm) cm x kg/cm -Volwassen vrouw: IBW (kg) = x lengte (cm) cm x kg/cm Bij ieder bed is een tabel beschikbaar waaruit het ideale gewicht kan worden afgelezen en in het PDMS wordt op de ventilatie pagina het ideale teugvolume weergegeven. Doelstelling: 1. Inzicht krijgen in E.B. bewijs over het meest optimale teugvolume bij non ALI/ARDS patiënten in relatie tot de inflammatoire reactie. 2 Inzicht verkrijgen in de teugvolumes bij non ALI/ARDS patiënten op de intensive care afdeling van het MCL in Leeuwarden. Vraagstelling: 1. Wat is E.B. het ideale teugvolume bij non ALI/ARDS patiënten? 2. Met welk teugvolume (in ml/kg ideaal lichaamsgewicht) worden patiënten beademd op de IC van het MCL Leeuwarden? Onderzoeksopzet: Aan mijn onderzoek doen alle beademde patiënten van 18 jaar en ouder mee die minimaal 48 uur gecontroleerd beademd zijn. De patiënten die uitgesloten worden zijn COPD patiënten, astma patiënten en patiënten die chronische worden beademd. Resultaten literatuur studie: Wij hebben gezocht naar studies die zijn geschreven over het veilig beademen van patiënten die geen ALI/ARDS hebben 4,5,6,7,8,9,15. Deze studies en reviews zijn gebaseerd op patiënten tijdens anesthesie. Er is weinig onderzoeken te vinden waarbij IC patiënten betrokken zijn. In zijn review komt Marcus J. Schultz e.a. 4 tot de conclusie dat beademen met grote teug volumes longschade kan veroorzaken. Hij verwijst hierbij naar een onderzoek bij zoogdieren 12 waarin aangetoond wordt dat een teugvolume van 6.3 ml/kg ideaal lichaamsgewicht normaal is. Hij stelt ten aanzien van beademingsstrategieën; Bij patiënten met normale longen en geen ALI risicofactoren is een teugvolume 10ml/kg ideaal lichaamsgewicht, een plateaudruk < cmh 2 O en een PEEP niveau van 5 cm H 2 O. De patiënt is dan passief en zonder significante adempogingen en daarbij mag de plateaudruk geen pulmonale overrekking veroorzaken. Zie ook bijlage 1. In hun review komen ook M. David e.a. 5 en B. Kilpatrick 6 tot de conclusie dat long beschermende beademing nodig is. Beademen met grote teugvolumes is de belangrijkste veroorzaker van beademing gerelateerde longschade 11. Door het gebrek aan klinische relevante studies kunnen de auteurs geen uitspraak doen aan welke criteria een long beschermende beademing moet voldoen. Uit een klinische studie van de Oliveira RP 7 blijkt dat beademen met grote teugvolumina, 10 tot 12 ml/kg ideaal lichaamsgewicht, een toename geeft in de concentraties van tumor necrosis factor-alpha (TNF-a) en interleukin-8 (IL-8) in de bronchoalveolair lavage (BAL). De BAL 0 is bij start van de studie afgenomen en de volgende na 12 uur. De auteurs adviseren een long beschermende beademingsstrategie. Kleinere teugvolumes, 5 tot 7ml/kg ideaal lichaamsgewicht, zou de pulmonale ontstekingsreacties bij beademde patiënten beperken, zelfs in longen zonder longschade. Seiberlich E e.a. 8 komt in zijn review tot de slotsom dat bij beademing van gezonde longen de volgende strategie gevolgd moet worden; teugvolume < 10ml/kg (ideaal lichaamsgewicht), PEEP > 5 cm H 2 O en een plateaudruk tussen de 15 en

4 20 cm H2O minimaliseert de kans op eind inspiratoire alveolaire overrekking en voorkomt mogelijke inflammatoire reacties en alveolaire collaps. Rogier M Determann e.a 15. heeft een gerandomiseerd klinische studie gedaan bij kritiek zieke patiënten zonder ALI. Een groep patiënten met een conventionele beademing van 10 ml/kg ideaal lichaamsgewicht versus een groep met kleine teugvolumes van 6 ml/kg ideaal lichaamsgewicht. Het onderzoek is vroegtijdig gestopt uit veiligheidsoverwegingen. In de groep beademd met 10 ml/kg ontstaat meer longschade dan in de groep die beademd wordt met 6 ml/kg. De multivariate analyse toonde aan dat het teugvolume een onafhankelijke voorspeller is van ALI / ARDS in ontwikkeling. Zij geven een aantal aanbevelingen /overwegingen die gebruikt kunnen worden in een long beschermende beademingsstrategie; - Beademen met grotere teugvolumes in patiënten zonder ALI wordt in verband gebracht met aanhoudende hoge cytokine productie. In zijn studie naar het ontstaan van beademing gerelateerde long schade bij patiënten die bij aanvang van de mechanische ventilatie geen ALI hebben komt Ognjen Gajic 9 tot de conclusie dat er twee ALI risicofactoren zijn, namelijk beademen met grote teugvolumes en het toedienen van bloedproducten. Het beademen met grote teugvolumes is de belangrijkste risicofactor voor het ontstaan van beademing gerelateerde longschade hij komt tot een odds ratio van 1,3 voor elke ml boven de 6 ml/kg ideaallichaamsgewicht. Het geslacht en de lengte zijn belangrijk voor het instellen van een juiste teugvolume, het begrenzen van het teugvolume moet bij instellen van de ventilator sterk overwogen worden. Niet alleen voor patiënten met ALI maar ook bij patiënten met een risico voor het ontstaan van ALI(VALI). Samenvatting literatuur onderzoek: Wat mij opvalt in alle studies is dat beademen met een klein teugvolume de voorkeur verdient. Maar hoe groot het meest veilige teugvolume exact moet zijn blijft moeilijk te bepalen. Wel wordt vaak 6 ml/kg ideaallichaamsgewicht als referentie gebruikt in de verschillende studies. Vraagt de operatiepatiënt wellicht een andere behandeling dan een intensive care patiënt? Er blijkt geen verschil te zijn voor de grootte van meest veilige teugvolume voor operatiepatiënten en intensive care patiënten. Uit de review van Marcus J. Schultz 12 wordt door verschillende auteur aan getoond dat ook operatie patiënten baat hebben bij kleine teugvolumina. De in veel studies gebruikte 6ml/kg ideaallichaamsgewicht lijkt door de meeste onderzoekers als meest veilig gezien te worden. De studies waarbij gekeken is naar de reacties van intensive care patiënten en operatie patiënten op mechanische ventilatie, blijkt dat zowel de intensive care patiënt als de operatie patiënt minder reacties vertonen op mechanische ventilatie bij kleinere teugvolumina 4. Alle studies en reviews in overweging nemende, concludeer ik dat je kunt vaststellen dat een klein teugvolume de voorkeur heeft, maar dat de grootte daarvan niet in een exact volume is vast te stellen. Het vinden van het juiste teugvolume voor een long beschermende beademingsstrategie blijft daarmee een patiënt gerichte zoektocht. Steekproef: Om een antwoordt te krijgen op mijn vraag: Met welk teugvolume (in ml/kg ideaal lichaamsgewicht) worden patiënten beademd op de IC van het MCL Leeuwarden? Er bestaat geen verschil in behandeling van patiënten met ALI/ARDS of zonder ALI/ARDS, bij elke gecontroleerd beademde patiënt wordt gestreefd naar een beademing met een teugvolume van 6 ml/kg ideaal lichaamsgewicht. Dit is niet vastgelegd in een richtlijn. In 2004 heeft de intensive care van Leeuwarden aan een multicenter studie 12 mee gedaan. Met de verworven gegevens is na onderwijs op de IC, een afname van het teugvolume is bereikt van 9,8 ml/kg ideaal lichaamsgewicht naar 8,1 ml/kg gemiddelden van voor en na de interventie.

5 Wat zijn de uitkomsten van mijn steekproef? De trend is dat we het beter doen in vergelijk met de multicenter studie Toen waren de teugvolumes na onderwijs voor niet ALI/ARDS patiënten 8,0±1,7 ml/kg ideaal lichaamsgewicht en voor ALI/ARDS patiënten 8,2±1,8 ml/kg ideaal lichaamsgewicht. De uitkomst van mijn studie voor niet ALI/ARDS patiënten is dat deze nu met een gemiddelde van 6,3±1,0 ml/kg ideaallichaamsgewicht worden beademd. Wel moeten we nu ook weer constateren dat de vrouwen met gemiddeld grotere teugvolumes worden beademd dan mannen. Het verschil van 0,8 ml/kg ideaal gewicht is een behoorlijk verschil in teugvolume tussen man en vrouw. Ook blijft het moeilijk om uitzonderlijk kleine patiënten goed te beademen. In de andere parameters P/F ratio, ademfrequentie, piek druk, PEEP, FiO2 en driving pressure zijn geen verschillen tussen man en vrouw(zie tabel II). De demografische gegevens laten zien dat de vrouwen een hogere leeftijd en dat de mannen in mijn onderzoek meer overgewicht hebben dan de vrouwen(zie tabel I). Voor een long beschermende beademingsstrategie zijn deze teugvolumes nog steeds te groot. Van de 70 patiënten die 48 uur of langer gecontroleerd beademd zijn voldoen er 31 aan de criteria gesteld in mijn studieprotocol. Grafiek I laat zien dat 63% van de mannen en 75% van de vrouwen met een te groot teugvolume worden beademd. Bij een statistische berekening met een betrouwbaarheidsinterval van 95% op de te geven 6 ml/kg en daarbij een volume afwijking van 5%. Dan blijkt dat maar 39% van de populatie hieraan voldoet, verdeeld in 47% van de mannen en 25% van de vrouwen. Tabel I Demografische gegevens. Steekproef (n=31) Man en vrouw / bereik Man / bereik Vrouw/ bereik Geslacht m/v 19/12 Leeftijd mean± SD 67± 12,3 / ±12,9 / ±10,8 / Lengte mean ±SD 176±9,4 / ±7,4 / ±6,9 / gewicht mean±sd 89±21,6 / ±20,6 / ±18,9 / ideaalgewicht mean± SD 70± 9,5 / ±6,8 / ±6,4 /52-73 Apache II mean±sd 25± 8,4 / ±8,4 / ±8,7 / SAPS II mean ±SD 57± 15,4 / ±15,7 / ±16,5 / Conclusie uit literatuurstudie: 1. Gecontroleerd beademen met klein teugvolumes (<6 ml/kg) lijkt het meest veilig. 2. Het exacte volume blijft een zoektocht. 3. Piekdruk < 30 cmh 2 O. 4. PEEP van >5 cmh2o. 5. Een richtlijn of protocol is sterk aan te bevelen.

6 Tabel II Uitkomsten steekproef. n 31 P/F ±SD Freq ±SD VT ml/kg ±SD PP cm H2O ±SD PEEP cm H2O±SD FiO2 %O2 ±SD IPL Drive P±SD 31 ± ±4.4 6,3 ±1,0 27 ± ± ± ±3.1 8 tot70 15 tot 34 4,9 tot 10,5 19 tot 40 9 tot tot 67 9 tot26 vrouw 37 ± ±5.5 6,7 ± ±4.0 12,5 ± ± ±1.7 8 tot tot 34 5,4 tot 10,5 22 tot 36 9 tot tot tot 18 man 28 ± ±3.6 5,95 ± ± ± ± ±3.7 9 tot tot 31 4,7 tot 6,8 19 tot tot tot 67 9 tot 26 Conclusies uit praktijk onderzoek: 1. Non Ali/ARDS patiënten worden op de IC-MCL beademend met een te groot teugvolume. 2. Vrouwen worden met grotere teugvolumina beademd dan mannen. 3. PEEP > 10 cmh2o. 4. Er is geen geschreven beademingsrichtlijn voor gecontroleerd beademen. Aanbevelingen: - Zorg voor scholing ten aanzien van teugvolumes met als doel het duidelijk maken wat de gevaren van mechanische beademing met grote teugvolumes zijn. - Maken van een duidelijke richtlijn voor longprotectie bij het gecontroleerd beademen van patiënten. - Er moet aandacht zijn voor extremen, patiënten die sterk afwijken van normaal daar zien we nog steeds problemen met het instellen van het juiste teugvolume. Rol Ventilation Practitioner: - Ontwikkeling: Introduceren nieuwe technologieën en opzetten van onderzoek - Samenwerking: Zorg optimaliseren door gezamenlijke inspanning artsen, verpleegkundigen en Ventilation Practitioner en vraagbaak zijn voor de intensive care. - Professionalisering: Geven van bedside teaching, bijhouden beademingsprotocollen, netwerk ontwikkelen, congressen en symposia bezoeken en Literatuur bijhouden. - Gedrevenheid: Zonder gedrevenheid kun je de vorige onderdelen niet optimaal tot hun recht komen.

7 Literatuur: 1 Amato MB, Barbas CS, Medeiros DM, Magaldi RB, Schettino GP, Lorenzi- Filho G, Kairalla RA, Deheinzelin D, Munoz C, Oliveira R, Takagaki TY, Carvalho CR: Effect of a protective-ventilation strategy on mortality in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 1998; 338: The Acute Respiratory Distress Syndrome Network: Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2000; 342: Hager DN, Krishnan JA, Hayden DL, Brower RG: Tidal volume reduction in patients with acute lung injury when plateau pressures are not high. Am J Respir Crit Care Med 2005; 172: Marcus J.Schultz, M.D.,Ph.D., Jack J. Haitsma, M.D., Ph.D., Arthur S. Slutsky., Ognjen Gajic, M.D.. What Tidal Volumes Should Be Used in Patients without Acute Lung Injury Anesthesiology 2007; 106: ? 5 M. David M. Bodenstein K. Markstaller Klinik für Ansthesiologie, Universitätsmedizin Mainz der Johannes Gutenberg-Universität, Mainz ProtektiveBeatmungstherapieAuchfür den OP relevant? Anaesthesist : B. Kilpatrick* and P. Slinger Lung protective strategies in anaesthesia British Journal of Anaesthesia 105 (S1): i108 i116 (2010) 7 de Oliveira RP, Hetzel MP, Silva M, Dallegrave D, Friedman G. Mechanical ventilation with high tidal volume induces inflammation in patients without lung disease. Crit Care 2010; 14: R39 8 Seiberlich E, Santana JA, Chaves RA, Seiberlich RC Protective Mechanical Ventilation, Why Use It? Rev Bras Anestesiol2011; 61: 5: Gajic O, Dara SI, Mendez JL, Adesanya AO, Festic E, Caples SM, Rana R, St Sauver JL, Lymp JF, Afessa B, Hubmayr RD. l. Ventilator-associated lung injury in patients without acute lung injury at the onset of mechanical ventilation. Critical Care Medicine 2004; 32: Tenney SM, Remmers JE: Comparative quantitative morphology of the mammalian lung: Diffusing area. Nature 1963; 197: Marcus J. Schultz Lung-protective mechanical ventilation with lower tidal volumes in patients not suffering from acute lung injury: A review of clinical studies Med SciMonit, 2008; 14(2): RA Esther K. Wolthuis, johaana C. Korevaar, Peter Sprong, Michael A. Kuiper, MisaDzoljic, Margreeth B. vroom, Marcus J. Schultz Feedback and education improve physician compliance in use of lung-protective mechanical ventilation. Intensive Care Medicine (2005) 31: DOI /s Reis Miranda D, Gommers D, Struijs A et al: Ventilation according to the open lung concept attenuates pulmonary inflammatory response in cardiac surgery Eur J Cardiothorac Surg Determann, RM. Wolthuis, EK. Spronk, PE. Et al. Reliability of height and weight estimates in patients acutely admitted to intensive care units.

8 Critical Care Nurse 2007;27: Rogier M Determann, Annick Royakkers, Esther K Wolthuis, Alexander P Vlaar, Goda Choi, Frederique Paulus, Jorrit-Jan Hofstra, Mart J de Graaff, Johanna C Korevaar and Marcus J Schultz Ventilation with lower tidal volumes as compared with conventional tidal volumes for Patients without acute lung injury: a preventive randomized controlled trial Critical Care 2010, 14:R1

9 Bijlage I Grafiek I ml/kg vrouw man patiënten Streefvolume in ml/kg ideaal lichaamsgewicht. bijlage Guidelines for protective ventilation in patients with ALI/ARDS 22 Pressure-controlled or volume-controlled mode demonstrated the same efficacy in this population. The experience of the physician and the correct interpretation of physiologic changes are the most important elements when choosing the ventilation mode. Reduction of the tidal volume until approximately 6 ml.kg-1 of predictive body weight; maintaining a pressure plateau 30 cmh2o reduces mortality and it is strongly recommended (ARDS NETWORK 2000). Increasing PEEP in an attempt to reduce FiO2 is not supported by current studies. Animal studies suggest the use of high PEEP to avoid pulmonary derecruitment, but how to define the optimal values for this purpose has not been elucidated. Recruitment maneuvers seem to be a possibility for patients who respond to elevated PEEP levels, but they are not indicated in all patients. Careful hemodynamic monitoring should be maintained in patients in protective mechanical ventilation due to the risk of compromising tissue perfusion by adjusting those parameters. Hypercapnia due to protective mechanical ventilation (permissive hypercapnia) is usually well tolerated and it is more desirable than the use of elevated tidal volumes or elevated plateau pressures. Contraindications to permissive hypercapnia include intracranial

10 hypertension, concomitant severe metabolic acidosis, worsening pulmonary hypertension, right ventricular failure, and acute coronary syndromes 4. ALI: acute lung injury; ARDS: acute respiratory distress syndrome; PEEP: positive end-expiratory pressure; FiO2: inspired oxygen fraction.