Wentylacja

z wysokimi

częstotliwościami

Elżbieta Łoniewska - Paleczny

1

Oddział Anestezjologii i Intensywnej Terapii

Szpitala Wojewódzkiego w Bielsku - Białej

Bezpieczeństwo wentylacji • Konferencja dla Ustalenia Norm Wentylacji Mechanicznej

1993

• Amerykańsko-Europejska Konferencja Uzgodnieniowa ARDS

1994

Ventilator Induced Lung Injury (VILI)

• Amerykańsko-Europejska Konferencja Uzgodnieniowa ARDS

1999

Ventilator Associated Lung Injury (VALI)

International Consensus Conferences in Intensive Care Medicine: Ventilator-associated Lung

Injury in ARDS.Official Conference Report ATS,ESICM, SRLF. Am J Respir Crit Care 1999.

2

Mechanizmy wentylacyjnego

uszkodzenia płuc

• Barotrauma

• Toksyczność tlenu

• Volutrauma (overdistention injury)

• Atelectrauma (shear injury)

• Biotrauma

Ferguson ND, Stewart TE, Slutsky AS. High Frequency Oscillatory Ventilation: A Tool to

Decrease Ventilator-Induced Lung Injury ? Vincent JL(ed) 2000 Yearbook of Intensive Care and

Emergency Medicine. Springer Heidelberg: 293-294.

3

Bezpieczeństwo wentylacji

• Wentylacja uszkadzająca:– Ciśnienie (barotrauma)

• Uszkodzenie pozapęcherzykowe (makrostrukturalne)

– Objętość (wolutrauma)

• Uszkodzenie pęcherzyków płucnych (ultrastrukturalne)

– Cykliczna rozedma i niedodma (atelectrauma)

• Surfaktant oraz nabłonek czynnościowy płuc i naczyń

– Toksyczne skutki tlenu

4

Ograniczone wahania ciśnienia

Niska objętość oddechowa

Minimalna amplituda oddechu

Biomechanikapęcherzyków płucnych

5

Carney D., DiRocco J., Nieman G. Crit Care Med. 2005,33(3),s122-126

Poszukiwanie rozwiązania

• MV – wentylacja minutowa

• f – częstość wentylacji

• VT – objętość oddechowa

• VD –objętość przestrzeni martwej

6

1. MV=f x (VT-VD)

2. MV=f x (VT-VD)

3. MV=f x (VT-VD)

4. MV=f x (VT-VD)

5. MV=f x (VT– VD)

f

Wentylacja z wysoką

częstością oddechów• 1915 Y. Henderson

obserwacja psów VT<Vd

• 1928 M. Klein

niskie VT u ludzi

• 1972 PP. Lunkenheimer

eksperymentalna wentylacja 23-40 Hz

• 1980 WJ. Butler

zastosowanie kliniczne

Butler WJ, Bohn DJ, Bryan AC. Ventilation by high-frequency oscillation in humans.

Anesth Analg 1980; 59: 577-584.7

Podstawy teoretyczne

• Kardiogenny ruch gazów

• Wentylacja bezpośrednia

• Efekt wahadłowy

8

Zjawisko przepływu osiowego Hendersona

Dyspersja Tayloradyfuzja wprost

proporcjonalna do szybkości przepływu jednokierunkowego

Zjawisko prądów konwekcyjnychwdech paraboliczny-

wydech płaski => konwekcja

Wymiana gazowa

• Konwekcja

• Dyspersja Taylora• Dyfuzja wprost proporcjonalna do szybkości przepływu

• Przepływ osiowy Hendersona

• Efekt wahadła

• Wentylacja bezpośrednia

• Kardiogenny ruch gazów

9

Lunkenheimer PP, Frank I, Ising H, Keller , Dickhutt HH. Intrapulmonary gas exchange during simulated apnea due to transtracheal periodic intrathoracic pressure changes. Anaesthesist. 1973;22,232–238.

Bohn DJ, Miyasaka K, Marchak BE, Thompson WK, Froese AB, Bryan AC. Ventilation by high-frequency oscillation. J Appl Physiol. 1980,48,710–716

Slutsky AS, Drazen JM. Ventilation with small tidal volumes. N Engl J Med 2002,347, 630–1

Rodzaje wentylacjiz wysoką częstością oddechów.

• Wentylacja z wysoką częstością i dodatnim

ciśnieniem w drogach oddechowych (HFPPV)– Sjöstrand i wsp. 1975 r

– 60-120/min (1-2 Hz)

• Wentylacja strumieniowa, dyszowa (HFJV)– Klain,Smith 1982 r

– 110-600/min (2-10 Hz)

• Wentylacja oscylacyjna (HFOV, HFO)– Henderson i wsp.1915 r , Lunkenheimer i wsp.1972 r

– 3-15 (50) Hz10

Najważniejszą różnicą

pomiędzy HFOV

i innymi formami HFV jest

aktywna faza wydechu.

11

Respirator oscylacyjny

• Respiratory tzw. oscylacji

nieprawdziwej

– flow interrupter

– wirujacy cylinder z

centralnym odpływem gazów

• Respiratory oscylacji

rzeczywistej

– tłokowe

– membranowe

12

NawilżaczMieszalnik O2

Filtrdolno-

przepustowy

BIAS FLOW

Dopływ świeżych gazów

Zastawka śr.ciśnienia

Wydech

Wdech

Respirator oscylacyjny

13

NawilżaczMieszalnik O2

Filtrdolno-

przepustowy

BIAS FLOW

Dopływ świeżych gazów

Zastawka śr.ciśnienia

Wydech

Wdech

Derdak S. et al. MOAT Study Group AJRCCM 2002,166,786

Wskazania i rozpoczęcie

• Wskazania:

• Średnie ciśnienie w drogach oddechowych

• >24 cm cmH2O• FiO2

• >0,6• Sat.O2

• 88 - 90 % • PEEP

• >15 (20–25) cmH2O• Ciśnienie plateau

• >30–35 cmH2O

• Wstępne parametry :

• wyznaczenie podczas IPPV

ciśnienia średniego mPaw

• mPaw 2-5 cmH2O powyżej mPaw

wentylacji konwencjonalnej

• FiO2 od 1,0 stopniowo

zmniejszając

DP= ruch kl. piersiowej ok. 5-8 cm

• Częstotliwość= 5 Hz

• Czas wdechu= 33%

14

Derdak S. et al. MOAT Study Group AJRCCM 2002,166(6),786

Zakończenie HFO

• FiO2 =0,6 nadal obniżać O2

• FiO2=0,4 i Sat.O2>90%

• Wtedy (!):– mPaw 2-4 cmH2O /4-6 godz.

• Jeżeli:– mPaw <24 i FiO2= 0,4 to PCV

• PCV (BIPAP)– VT 6 ml/kg, Pplat 30-35 cmH2O,

I:E 1:1

– PEEP 12 cmH2O, f=20-25/min, mPaw=20 cmH2O

15

Derdak S. et al. AJRCCM 2002,166(6),786

I.P.lat 52, m.c. 138 kg,ARDS, HFO 9 dni, 2002 r

JK lat32 ARDS mc 68 kg HFO 6 dni, X.1999r

Trudności

• Konieczność sedacji lub zwiotczenia

• Nawilżanie gazów wentylacyjnych

• Gwałtowne rozłączenie

• Hałas i temperatura

• Czas HFO

• Hyperinflacja

• Zaburzenia hemodynamiczne

16Morison D.Derdak S. AJRCCM 2000,164

Retencja CO2

– pH>7,2

DP > 5-10 / 30 min. do maksimum DP

Jeżeli DP max. to częstość do 3 Hz

– pH< 7,2

Zwiększyć rozmiar rurki

Spowodować przeciek dookoła rurki

Zwiększyć „bias flow”

Kontrola wydzieliny drzewa oskrzelowego

Modyfikacje

• Wentylacja nałożona:

– Insuflacja dotchawicza

– Insuflacja dooskrzelowa

– Wentylacja dyszowa

– Wentylacja oscylacyjna

17

Peak airway pressure

Oscylacja jako element ILV

18

19

20

Pierwsze spostrzeżenia

1996 r

Lanzenberger –Schragl E., Donner A., Kashanipour A., Zimpfer High frequency ventilation techniques in ARDS. Acta Anaesthesiol Scand supp 1996,109,157-61

1997 r

Jeng MJ., Soong WJ., Chen SJ., Hwang B.High-frequency oscillatory ventilation--a new management for respiratory distress syndrome and intractable respiratory failure..Zhonghua Min Guo Xiao Er Ke Yi Xue Hui Za Zhi. 1997,38(2),87-97.

Froese AB. High-frequency oscillatory ventilation for adult respiratory distress syndrome: let's get it right this time! Crit Care Med 1997,25(6),906-8

21Fort P., Farmer C., Westerman J et al..High-frequency oscillatory ventilation for adult respiratory

distress syndrome--a pilot study. Crit Care Med. 1997,25(6),937-47

HFO jest skuteczne i bezpieczne

Powoduje wzrost PaO2, DO2 i OI

Krótszy czas wentylacji konwencjonalnej przed HFO wpływa na niższą śmiertelność

Konieczne porównanie z wentylacją konwencjonalną

1998

• Stewart DL., Hilbert T.Use of high

frequency oscillatory ventilation for

respiratory distress syndrome

Crit Care Clin 1998,14,707-29

• MacIntyre NR High-frequency

ventilation. Crit Care Med 1998, 26,

1955-6

• Tremblay A.,Gursahaney A Adult respiratory failure. Chest SurgeryClinics of North America 1998,

8(3),257

• pozytywna analiza teoretycznych i prakty -cznych możliwości zastosowania HFO

• HFO zmniejsza ryzyko wystąpienia VILI

• HFO powinno być stosowane w leczeniu ciężkich postaci ARDS

22

1999

• Badanie pilotażowe n=5, sukces n=4

• Włączenie: ARDS, PaO2/FiO2 < 75, brak poprawy po 2h wentylacji konwencjonalnej

• PaO2/FiO2 po 2 h HFO: 126,8 (p<0,05),

po 48 h: 181,0 (p<0,01)

• MAP: 34,6 25,2 cm H2O (p<0,05)

• PIP: 52,4 35,8 cmH2O(p<0,05)

• Wniosek: - istnieją wskazania do zastosowania HFO w leczeniu ARDS

23

Claridge JA., Hostetter RG, Lowson SM.,Young JSHigh-frequency oscillatory ventilation can be

effective as rescue therapy for refractory acute lung dysfunction. Am Surg. 1999, 65(11),1092-6

2000

• Fedora M., Klimovic M., Seda M et al. Effect of early

intervention of high-frequency oscillatory ventilation on

the outcome in pediatric acute respiratory distress

syndrome. Bratislavskie Lekarskie Listy 2000,101(1),8-13

• n=36, śr wiek 3,6 lat (0-24 lata)

• Wniosek: wczesne zastosowanie HFO jest

korzystne i poprawia rokowanie w ARDS

24

2001

• n=24 (M=14), wiek 48,5 (+/-15,2) , APACHE II 21,5 (+/-6,9) LIS 3,4 +/-0,6, PaO2/FiO2 98,8 (+/-39): OI 32,5 +/-19,6

• PaO2<65 mmHg, FiO2>0,6

• Ppl > 35cmH2O

• Wnioski: – HFO skuteczne- poprawa

wskaźników utlenowania kiedy wentylacja konwencjonalna była nieskuteczna

– konieczne jak najwcześniejsze ustalenia wskazań

25Mehta S, Lapinsky SE, Hallett DC, et al. Prospective trial of high frequency oscillation in adults

with acute respiratory distress syndrome. Crit Care Med 2001, 29,1360–9

1,60 vs. 7,80

2002– n=148 gr I (HFO)=75 gr II (CV)=73 PaO2/FiO2 <200

przy PEEP>10 cm H2O, czas obserwacji 72 h

– wzrost PaO2/FiO2 w gr.I przez 16 godzin (p=0,008)k

– OI obniża się w obu grupach bez znamiennych różnic

– śmiertelność 37(HFO) vs. 52(CV)% (p=0,102)

– w 30 dniu bez wentylacji mechanicznej 36 vs. 31% (p=0,686)

• Brak różnic w zakresie: hemodynamiki, parametrów oksygenacji, zagrożenia odmą opłucnową

• Wniosek:

– HFO jest bezpieczną i skuteczną metodą leczenia wentylacyjnego ARDS

26Derdak S, Mehta S, Stewart TE, et al. High frequency oscillatory ventilation for acute respiratory

distress syndrome in adults. Am J Respir Crit Care Med 2002; 166, 801–804

2003

– n=42, APACHE II 28 pkt. (24-37) wentylacja konwencjonalna przed HFO 3,0 (0,7-9,1) dni

– PaO2/FiO2 95 (62-129) po 24 h 165 (88-225) p=0,001

–Wnioski:

• śmiertelność (30 d) = 43% (18) była związana z włączeniem HFO po 3 dobie (64%) i brakiem odpowiedzi PaO2/FiO2 po 24 g (71%)

27David M.,Weiler N., Heindrichs W. et al..High-frequency oscillatory ventilation in adult acute

respiratory distress syndrome Intensive Care Med. 2003,29(10),1656-65.

2004

• Badanie retrospektywne: • od 1998 - 3 OIT n=156 (k=67)ARDS wiek: 48+/-18,

APACHE II: 23,8 +/-7,5 OI :38+/-18 PaO2/FiO2= 91,2 +/-48

• Went.konwencjonalna 5,6+/- 7,6 dni

• Czas HFO: 5,1+/- 6,3 dni– Inne: odma 21,7% , sterydy 37,2%, NO 43,6%

– Śmiertelność 30d = 61,7% • Niezależne czynniki śmiertelności: wiek, APACHE II, czas

went.konw., niskie pH

• WNIOSKI:• HFO jest skuteczna w ARDS ze szczególnymi

zaburzeniami oksygenacji

• HFO efektywnie zwiększa PaO2/FiO2 oraz obniża OI

• Wczesne włączenie HFO może mieć znaczenie

28Mehta S., Granton J., MacDonald RJ et al.. High-frequency oscillatory ventilation in adults: the

Toronto experience. Chest. 2004,126(2),518-27

2004

• ARDS w przebiegu oparzeń (pow.40%+/-15), w tym dróg oddechowych 28%

• n=25 wiek 44+/-16, PaO2/FiO2 98 +/- 26, OI 27 +/- 10 CMV

4.8 +/- 4.4 d

• HFO kontynuowano w czasie zabiegów operacyjnych

• Wnioski:

– Wybitny i trwały wzrost PaO2/FiO2 i spadek OI od 1 h HFO

– Śmiertelność 32%

– Bardzo wysoka przydatność HFO również w czasie anestezji

29Cartotto R.,Ellis S., Gomez M. et al.High frequency oscillatory ventilation in burn patients with the

acute respiratory distress syndrome. Burns. 2004,30(5),453-63

2005

• Gr. I- HFO n= 37 i Gr.II – went. konwencjonalnej z redukcją VT n= 24– Grupy porównywalne (odpowiednio): APACHEII:

21 vs. 20, OI: 25 vs. 18, czas wentylacji przed randomizacją: 2,1 vs. 1,5 dni

• Wnioski:• Znamienna poprawa oksygenacji do 48 h w grupie HFO

• Brak innych różnic znamiennych statystycznie pomiędzy grupami

• Analiza „post hoc”: wysoki OI towarzyszący ARDS kojarzy się z wyższą skutecznością HFO niż CV

• Konieczne są dalsze badania HFO

30

Bollen CW., van Well GJT,Sherry T. et al. High frequency oscillatory ventilation compared with

conventional mechanical ventilation in adult respiratory distress syndrome: a randomized

controlled trial [ISRCTN24242669] Crit Care. 2005; 9(4): R430–R439

2005

• TOOLS– ARDS n=244, gr.I HFO, gr. II HFO+RM, wiek 50+/-41-64 APACHE

II 24 (19-32), czas włączenia HFO 13 godz. (6-51), RM śr. 7 (4-11)

– Po 12h w grupie HFO+ RM osiągnięto PaO2/FiO2 200+/- 117 vs. 92 +/-36 mmHg (p<0,001)

– W grupie HFO + RM możliwa redukcja FiO2 do 0,5 po 12 h (0,5+/- 0,1 vs. 0,9+/-0,1 p<0,001)

– 8 pacjentów nie tolerowało HFO

• Wnioski:– Kombinacja zabiegów rekrutacyjnych i HFO daje

istotny statystycznie wzrost utlenowania u chorych z krytyczną hipoksją w przebiegu ARDS

– RM powinny być włączone do protokołu HFO

31

Ferguson ND., Chiche JD., Kacmarek RM et al. Combining high-frequency oscillatory ventilation and

recruitment maneuvers in adults with early acute respiratory distress syndrome: the Treatment with

Oscillation and an Open Lung Strategy (TOOLS) Trial pilot study. Crit Care Med. 2005

Mar;33(3):479-86

2006• (1)Kohortowe badanie czynników

skuteczności HFO RCT = 2, obserwacje kliniczne =7

• Wiek 42,3 vs.51,2 lat (ns.)

• Czas wentylacji przed: 4,0 vs. 6,2 dni (ns.)

• APACHE II 22,4 vs. 26,1 pkt. (ns.)

• pH 7,33 vs. 7,26 (s.!)

• OI 26 vs. 34 (s.!!)

• (2) w świetle 14 RCT ARDS HFO budzi nadzieje przy braku udowodnionych wskazań...

32

(1)Bollen CW, Uiterwaal CS., van Vught AJ Systematic review of determinants of mortality in high

frequency oscillatory ventilation in acute respiratory distress syndrome.

Crit Care 2006,10(1),R34

(2) Santacruz JF., Zavaka DGE,Arroliga AC Update in ARDS management: recent randomized

controlled trials that changed our practice. Cleve Clin J Med. 2006,73(3),217-9

2010

33

2010

• Metaanaliza i systematyczny przegląd

• 8 randomizowanych kontrolowanych badań (n=419), poprawnych

metodologicznie, porównujących skutki kliniczne

i fizjologiczne HFOV i CV

Wyniki : w grupie HFOV

• Znacząco mniejsza śmiertelność (szpitalna / 30 dniowa)

• Mniejsza ilość niepowodzeń terapii wentylacyjnej

• Porównywalna ilość zdarzeń niepożądanych

• Poprawa utlenowania (PaO2 / FiO2 ratio)

• Brak istotnego wpływu na PaCO2

34

Sud S, Sud M, Friedrich JO, Meade MO, Ferguson ND, Wunsch H, Adhikari NK. High frequency

oscillation in patients with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome (ARDS):

systematic review and meta-analysis. BMJ. 2010 : 10.1136/bmj.c2327

OSCILLATE Trial

The Oscillation for Acute Respiratory Distress

Syndrome (ARDS) Treated Early

• What is the effect of early high frequency oscillation (HFO) versus a

lung-protective conventional ventilation (CV) strategy (using HFO

only as rescue therapy), on all-cause hospital mortality among

patients with severe early acute respiratory distress syndrome

(ARDS)?

• Niall D Ferguson, MD, MSc, University of Toronto

• Docelowo 1200 dorosłych chorych w okresie 2009 – 2014 r.

• Ocena (60 dni) śmiertelności oraz

m.in. powikłań (barotrauma), niewydolności narządowej, czasu

wentylacji mech., pobytu w ICU, jakości życia (6 miesięcy)

35

OSCAR Trial

• The is a multicentre, randomised controlled trial (RCT) comparing

conventional positive pressure ventilation with high frequency

oscillatory ventilation (HFOV) for adults with acute respiratory

distress syndrome (ARDS).

• University of Oxford.

• 2007 – 2010

• docelowo 802 chorych

• Ocena :

śmiertelności (30 dni)

kosztów leczenia

jakości życia ( 6 i 12 miesięcy)

36

Problemy obiektywnejoceny HFO

• Epidemiologia i definicja ARDS• Czas włączenia i wyłączenia HFO• Sposób wentylacji przed HFO• Sposób wentylacji po HFO• Manewry rekrutacyjne• Stosowanie tzw. adiuwantów wentylacji i

farmakoterapia • Brak prostej porównywalności z badaniami na

zwierzętach• Sposób pielęgnacji dróg oddechowych

37Chan KP, Stewart TE. Clinical use of high-frequency oscillatory ventilation in adult patients

with acute respiratory distress syndrome. Crit Care Med. 2005,33(3),s170-4

Co zniechęca do HFO ?• Brak jednolitego protokołu włączenia

• Retencja CO2

• Wolna reakcja na zmiany ustawień HFO

• Trudności z nawilżaniem

• Ilość wydzieliny i trudności z jej ewakuacją

• Hałas (?) i temperatura (?)

• Konieczność głębokiej sedacji

• Strach przed rozłączeniem układu

• Brak zrozumienia zasad i reguł

wentylacji38

Odpowiedź i brak odpowiedzi

39

DB

lat 37

Sepsis,m

.c 76

kg H

FO

5 d

ni

PM lat 3

2,A

RD

S, m

c 86

kg HF

O 6

dni

Adiuwanty pozycja

odwrócona

tlenek azotu

prostacyklina

surfaktant

perfluorokarbon

Co zachęca do HFO ?

• Szybki wzrost PaO2 i poprawa innych wskaźników utlenowania

• Logiczne zmniejszenie zagrożenia respiratorowym uszkodzeniem płuc

• Stabilizacja hemodynamiczna

• Prostota sterowania wentylacją

• Doraźny sukces wentylacji w sytuacjach „beznadziejnych” a czasami uratowanie chorych „bez szans” podczas konwencjonalnej wentylacji (cud wentylacyjny!)

40

Wentylacja oscylacyjna

• Nie ma wpływu na przeżycie

• Moc wniosku IB

• Ma wpływ na poprawę wskaźników oksygenacji

• Moc wniosku IB

41

Kallet RH. Evidence-Based Management of Acute Lung Injury and Acute Respiratory Distress

Syndrome Respir Care 2004;49(7):793–809

...instynkt kliniczny, dynamiczna analiza stanu chorego jak i znajomość

teoretycznych założeń metody nakazuje czasami zastosowanie sposobów

postępowania, które w danym momencie nie zyskały akceptacji medycyny opartej na

faktach

stwierdzenie to dotyczy stosowania wentylacji oscylacyjnej w ARDS

Wunsch H., Mapstone J., Takala J.High-frequency ventilation versus conventional ventilation for the

treatment of acute lung injury and acute respiratory distress syndrome: a systematic review and

cochrane analysis.Anesth Analg. 2005,100(6),1765-72

Wentylacja oscylacyjna

• Może być stosowana w leczeniu wentylacyjnym ALI/ARDS, jeżeli konwencjonalna wentylacja mechaniczna jest nieskuteczna

• Potwierdzonym wskazaniem jest brak możliwości uzyskania odpowiedniego PaO2/FiO2 oraz OI podczas wentylacji konwencjonalnej

• Skojarzenie z prone i NO poprawia skuteczność

• Prawdopodobnie HFO zmniejsza ryzyko uszkodzenia płuc związanego z wentylacją mechaniczną

• HFO jest blisko postulatu „wentylacji idealnej”

• Poczucie przydatności dla tej metody jest wyższe niż udokumentowane efekty jej działania 42

Dziękuję !

43