Beatmung

Die Indikationen zur Beatmung aus einer Studie mit 1638 Patienten waren:
- akute respiratorische Insuffizienz - 66%. Subgruppen (jede etwa 10%):

• ARDS
• Herzinsuffizienz
• Pneumonia
• Sepsis
• Operation
• Trauma

- Koma - 15%
- Exarzebationen der COPD - 13%
- neuromuskuläre Probleme - 5%

Ziele der Beatmung sind 1). Entlastung der Atemmuskulatur und 2). Verhinderung der lebensbedrolichen Hypoxie (oder respiratorischen Azidose).

Es gibt 5 basische Beatmungszüge:
1). Volume control.
2). Volume assist - der Atemzug wird vom Patienten getriggert.
3). Pressure control.
4). Pressure assist.
5). Pressure support. Es wird auch vom Patienten getriggert. Dann gibt die Beatmungsmaschine einen eingestellten minimalen Druck (z.B. 10 mbar) und dann der Patient kann selbst noch einatmen.

Der benutzteste Modus ist assist-control ventilation. Dabei liefern der Respirator ein eingestelltes tidal Volumen, wenn es von Inspiration des Patienten getriggert wird oder wenn in einer eingestellten Zeit keine Inspiration stattgefunden hat.

Intermittent mandatory ventilation. Der Arzt stellt eine bestimmte Zahl der Inspirationen des bestimmten tidal Volumens ein. Inzwischen atmet der Patient selbst.

Pressure-support ventilation. Der Arzt stellt einen bestimmten Druck ein, der bei jeder Inspiration gegeben wird. Der Druck ist von der Atemfrequenz abhängig (optimal 15-30/min).

Koordinierung zwischen Atemmuskulatur und Beatmug,
Akute respiratorische Insuffizienz geht mit erhöhter Arbeit der Atemmuskulatur einher. Einerseits wenn die Atemmuskutur nicht entlastet wird, dann kommt es zur Erschöpfung. Andereseits führt eine Eliminierung der Atemarbeit zur Atrophie der Atemmuskulatur. Die beste Koordinierung ist wenn Inspiration bei der Aktivierung der inspiratorischen Neuronen stattfindet und Expiration - bei der Aktivierung der expiratorischen.
Bei assist-control ventilation wird eine Schwelle eingestellt, bei deren Erreichen wird Inspiration getriggert. Die beträgt -1-2 cm H2O. Die inspiratorischen Neuronen sind schon aktiviert und nach der Triggering sie stimulieren die Atemmuskulatur. Die Einstellungen der Inspiration am Respirator sollen dem Bedarf des Patienten anpassen.

Negative Folgen der Beatmung. Beatmung kann zur Ruptur der Alveoli führen. Außerdem passieren Veränderung aus histologischer Ebene. In CT wurde gezeigt, dass 1/3 der Alveoli sind nicht ventiliert, 1/3 - schlecht ventiliert und 1/3 - gut ventiliert. Die Luft vom Respirator nimmt einfach den Weg mit dem niedrigsten Widerstand. Die Beatmung führt zur Alveolarblutung, Anstieg der Permeabilität und Hyalinmembranformation.

Hickling et al 1990 hat gezeigt, dass niedrieges tidal Volumen bei ARDS um 60% die Letalität sinkt.

Die Drucke während der Beatmug:
- peak inspiratory pressure
- plateau pressure
- PEEP
Der Gradient zwischen peak inspiratory pressure und plateau pressure zeigt den Widerstand der Atemwegen.

Für die Trauma der Lunge bei Beatmung viel wichtiger ist transpulmonaler Gradient (zwischen intraalveolar und Pleurahöhle), als intraalveolarer Druck an sich selbst. Bei Lungenödem, Abdominal-compartment syndrom ist der intrapleurale Druck erhöht und der intraalveolare Druck von 35 cm H2O führt nicht zu Schaden.

Beatmung bei der Bronchoobstruktion.

Peak-Plateau-Gradient - Gradient zwischen Pmax und Pplateau. Pplateau - der Druck am Ende der Inspiration. Er kann vermessen werden, indem man die Beatmung nach der Inspiration stoppt. Der Gradient zeigt die Resistenz der Atemwege. Mit diesem Gradient kann man unterscheiden zwei Situation mit hohem Pmax - verminderte Compliance (beide Drücke sind erhöht) und erhöhte Resistenz (nur Pmax erhöht).

Fig. Peak-Plateau Gradient. Die unterbrochene Linie zeigt den hohen peak-plateau Gradient bei Status asthmaticus.

Auto-PEEP (intrinsic PEEP). Wie kann man sehen? Auf der Flow-Grafik kann man sehen. Normalerweise kommt die Flow zum Null am Ende der Expiration. Bei Auto-PEEP gibt es Flow am Ende der Expiration und beginnt schon die Inspiration.

Wie kann man Auto-PEEP messen? Bei der Expiration wird die Beatmung gestoppt und der Anstieg des Druckes vermessen.

Fig. Auto-PEEP. Der Flow kommt nicht zuz Null-Linie. Die zweite Grafik zeigt, wie kann man den Auto-PEEP vermessen.

Wozu führt der Auto-PEEP?
- Hypoxämie - verminderte ventilation/perfusion matching
- Hypotension - verminderter Preload
- Barotrauma - erhöhter transpulmonarer Druck
- Vermindertes Tidalvolumen bei Druck-kontrollierter Beatmung
- ineffektive Triggering.

Triggering-Probleme bei dem Auto-PEEP.
- Druck-Triggering - der Patient muss den Druck aufbauen höher als Auto-PEEP + eingestellten Schwellendruck
- Flow-Triggering - der Patient muss den Flow aufbauen, die Summe von Expirationsflow (er kommt nicht zum Null am Ende der Expiration) + Schwellenflow.

Beatmung bei der Obstruktion. Erstes Ziel - Expiration zu verlängern. Wie kann man das machen?
- I:E Ratio reduzieren bis 1:5
- Tidal Volumen reduzieren
- Frequenz redizieren
- Inspirationsflow erhöhen.
Das kann zur Hypoventilation führen. Aber es ist so besser. Die Hyperkapnie ist gut zu tolerieren.

Aerosol delivery systems.
- jet
- ultrasound
- pMDI - pressurized metered dose inhaler

Patient-Ventilator Interactions.

Triggering.

Wenn der Patient Auto-PEEP hat, dann muss er eine größere Muskelkraft entwickeln, um ein Atemzug zu triggern.

Einatmen.

Der Flow ist etwa 60 l/min. Wenn die Inspiration des Patienten stärker und der Flow ist nicht groß genug ist, dann kommt es zur Überlastung der Muskulatur.

Der zu große Flow führt zur Tachykardie. Die Expirationszeit wird kürzer.

Breath cycling (Umschalten zwischen Inspiration und Expiration).

Die moderne Respiratoren schalten von der Inspiration auf Expiration um, wenn der Flow 25% vom Peak-Flow beträgt. Bei den Patienten mit COPD andärt sich der Flow nicht so schnell und die Patienten anfangen, auszuatmen, während der Respirator noch eine Inspiration macht.

1). Wenn die eingestellte Inspiration zu lang ist, dann kommt es zu Problemen mit Expiration (Auto-PEEP oder der Patient muss die Muskeln einsetzen, um auszuatmen). Auf dem folgenden Bild sieht man die Veränderungen der Druck-Kurve (charakteristische Welle). Der Patient will schon ausatmen, aber der Respirator macht noch Inspiration. Deswegen steigt der Druck.

Wenn das eingestellte Einatmen zu kurz ist, dann kommt es zur Doppeltriggering und übermäßigem Load auf die Atemmuskulatur.

Weaning.

Das Stoppen der Beatmung bei der Patienten, die man nicht entwöhnen kann, führt zum Folgendes:
- tidal Volumen 200 ml, AF 38/min (rapid shallow breathing)
- Schwankungen des intrapleuralen Druckes
- Siegerung des Druckes in A.pulmonalis bis 60/30 mm Hg.

Der Wert Frequenz/tidal Volumen in L (RSBI - rapid shallow breathing index) kann zeigen, ob der Patient entwöhnt werden kann oder nicht. Je größer der Quotient ist (rapid shallow breathing), desto unwahrscheinlicher ist erfolgreicher Weaning. Die Grenze - um 100.

Es scheint, dass eine allmähliche Reduktion der Unterstützung der Ventilation führt zur Verkräftigung der respiratorischen Muskulatur und Entwönung vom Respirator. Die Studien haben allerdings gezeigt, dass diese Methode die Entwöhnung sogar verlangsamen kann.

4 Arten von Weaning:
1). Intermittierte vielmalige Versuche der Sponaatmung. Die Beatmung wird ausgeschaltet für 5-10 min pro Tag. Dazu verwendet man T-Stück mit viel Sauerstoff. Der Patient atmet selbst. Dann wird diese Prozedur immer öfter durchgeführt, bis der Patient einige Stunde selbst atmet. Die ist unbeliebt, denn es ist zeit- und personalaufwendig.
2). Intermittent mandatory ventiation. Man senkt die Frequenz der gegebenen Inspirationen für 2 Stunden pro Tag bis 2--4/min, wenn es möglich ist.
3). Pressure support. Man senkt den Druck. Der Druck vom 6-8 cm H2O ist notwendig, um die Resistenz des Tubus zu überwinden.
4). Versuch mit T-Stück für 2 Stunden. Wenn es gelingt, dann wird der Patient extubiert. Wenn nicht, dann wird er 24 Stunden voll beatmet, um die Atemmuskulatur erholen zu lassen.
Bei Versuchen mit Spontanatmung geht das Weaning dreimal schneller als intermittent mandatory ventilation.
Vielmalige Versuche am Tag und einmaliger Versuch der Spontanatmung (1 und 4) pro Tag zeigten gleiche Ergebnisse.

IPPV - intermittent positive pressure Ventilation. Vollkontrollierte Beatmung. Standard für OP. der Modus braucht volle Sedation und häufig neuromuskuläre Blockade. Manchmal nennt man CMV (controlled mechanical ventilation).

Nichtinvasive Beatmung - Unterstützung der Ventilation ohne Verwendung des endotrachealen Tubus.
Noninvasive positive pressure ventilation (NPPV) kann durchgeführt werden mit:
- volume or pressure-cycled ventilation
- bilevel positive airway pressure
- continuous positive airway pressure device
Indikationen:
- akute respiratorische Insuffizienz bei COPD
- Exarzebationen des Astmas
- kardiogene Lungenödem
- chronische RI bei neuromuskulären Störungen, Thoraxdeformationen

Quellen.

1). Tobin MJ. Advances in mechanical ventilation. N Engl J Med 1996.
2). Rabatin. Noninvasive Vetilation. Mayo Clinic Pro 1999.

Mems.

Peak-Plateau-Gradient -- Gradient zwischen Pmax und Pplateau. Pplateau - der Druck am Ende der Inspiration. Er kann vermessen werden, indem man die Beatmung nach der Inspiration stoppt. Der gradient zeigt die Resistenz der Atemwege.

Ursachen der hohen Resistenz der Atemwege -- 1). Bronchospasmus 2). Vermindertes Lungenvolumen 3). Obstruktion des Tubus mit Schleim.

Ursachen des verminderten Compliance der Lunge -- 1). Pneumothorax 2) Pleuraergüße 3). Lungenödem.

Auto-PEEP (intrinsic PEEP). Wie kann man sehen? -- Auf der Flow-Grafik kommt der Flow nicht zum Null.

Wozu führt der Auto-PEEP?
- Hypoxämie - verminderte ventilation/perfusion matching
- Hypotension - verminderter Preload
- Barotrauma - erhöhter transpulmonarer Druck
- Vermindertes Tidalvolumen bei Druck-kontrollierter Beatmung
- ineffektive Triggering.

Triggering-Probleme bei dem Auto-PEEP.
- Druck-Triggering - der Patient muss den Druck aufbauen höher als Auto-PEEP + eingestellten Schwellendruck
- Flow-Triggering - der Patient muss den Flow aufbauen, die Summe von Expirationsflow (er kommt nicht zum Null am Ende der Expiration) + Schwellenflow.