Sú potrebné všetky ventila čné režimy · o má za následok stále sa spoma ľujúce plnenie...
Transcript of Sú potrebné všetky ventila čné režimy · o má za následok stále sa spoma ľujúce plnenie...
1
Doc. MUDr. Pavol Török, CSc. Klinika anestéziológie a intenzívnej
medicíny VÚSCH a.s. a LF UPJŠ Košice.
Sú potrebné všetky ventilačné režimy ??
© 2011 Doc. MUDr. P. Török, CSc.
2
Sú potrebné všetky ventilačné režimy ??
Otázka isto zákerná, aj z toho pohľadu , že v predošlých prednáškach a publikáciách
som o režimoch rozprával pomerne dosť.
Posledné teoretické výskumné práce i reálna aplikácia nových modifikácií umelej
ventilácie pľúc však poukazujú na fakt, že ventilačné režimy nemajú až taký podstatný
význam pre úspech či neúspech UVP (umelá ventilácia pľúc). Čo sa týka závislosti
adaptácie pacienta na ventiláciu (ventilátor), ani čo sa týka ovplyvnenia patologického
procesu v pľúcach samotných, ale aj ostatných patofyziologických mechanizmov
prebiehajúcich v pacientovom organizme, nemajú režimy UVP ako také zásadný vplyv.
Štandardná definícia, ktorú používame v súčasnosti.
Umelá ventilácia pľúc je súbor metód, postupov a technických pomôcok, ktoré
umožňujú zabezpečiť oxygenáciu venóznej krvi, ako aj elimináciu oxidu uhličitého z
venóznej krvi v pľúcach v prípade, keď dýchacie orgány, vrátane regulačných systémov
nie sú schopné tieto funkcie plniť z dôvodov priameho či nepriameho poškodenia ,
alebo zámerného, zvyčajne jatrogénneho vyradenia z funkcie. UVP je nevyhnutné
aplikovať s minimom negatívnych účinkov na organizmus.
Navrhovaná definícia.
Umelá ventilácia pľúc je súbor metód, postupov a technických pomôcok, ktoré
umožňujú zabezpečiť metabolickým potrebám primerané oxygenačné procesy
potrebné na výrobu „energie“ v mitochondriách buniek (oxidácia- redukcia- dodávka –
eliminácia), ako aj elimináciu splodín metabolizmu.
Pritom prioritou samotnej ventilácie je zabezpečenie výmeny plynov v pľúcach s
adekvátnou oxygenáciu venóznej krvi, ako aj elimináciu oxidu uhličitého z venóznej
krvi v prípade, keď dýchacie orgány, vrátane regulačných systémov nie sú schopné tieto
funkcie plniť z dôvodov priameho či nepriameho poškodenia , alebo zámerného,
zvyčajne jatrogénneho vyradenia z funkcie.
UVP ako nefyziologický spôsob výmeny plynov by sa mala aplikovať tak, aby sa
minimalizovali jej nepriaznivé účinky nielen na samotné dýchacie orgány , ale aj na
celý organizmus.
3
Čo to je ventilačný režim ???
Ventilačný režim by som definoval ako prednastavený program, ktorým na základe
lekárom zadaných parametrov, v niektorých prípadoch modifikovaných dychovou
aktivitou pacienta, ovládame prietok (tlak) pri vdychu, trvanie fáz dýchacích cyklov, ich
aktivácie, frekvenciu aplikácie, tlak (prietok) pri výdychu , ako aj ďalšie parametre
plynnej zmesi, vrátane chemicko - fyzikálneho zloženia, smerujúcej z ventilátora do
pacientových pľúc, ako aj z pľúc zvyčajne do atmosféry ( v prípade anestézie naspäť do
dýchacieho okruhu).
V klinickej praxi je k dispozícii niekoľko desiatok ventilačných režimov, ich
modifikácií, kombinácií, ktoré sú odporúčané pre použitie pri rôznych typoch
poškodenia pľúc. Sú podporované prácami a štúdiami predháňajúcimi sa v dokazovaní
zlepšených výsledkov pri tom ktorom režime, modifikácii, PEEP-e, automatických
nastaveniach prietoku a podobne.
Položím ale kacírsku otázku , podľa čoho nastavujete???:
- f - Frekvenciu dýchania (UVP)
- Ti% (Ti:Te)
- VT (MV)
- PEEP
- Ppc ( tlak tlakovej podpory)
- Aký je rozdiel v priebehu PA (alveolárneho tlaku) pri pravouhlom,
degresívnom, sínusovom priebehu prietokovej krivky ?
- Čo to je tzv. Plató pressure- Pplat
- Ako ( ak áno ) nastavujete inspiračný prietok Flow-insp. (ak nie - prečo?)
- Ako a prečo nastavujete Tp ( čas poinspiračnej pauzy)
- Ako nastavujete citlivosť asistora
- Na koľko nastavíte, (v ktorých prípadoch aký prietok) a prečo aplikujete
„Bias flow“
- ..... Nasleduje ďalších 100 otázok
4
UVP ako antifyziologický prostriedok výmeny plynov v pľúcach
Plyn do pľúc tlačíme
V pľúcach vznikne oproti atmosfére pretlak ( normálne podtlak)
Bránica zvyčajne nepracuje, alebo len slabo ( tlmenie/relaxácia)
Stláčame pľúcne kapiláry ( zvýšime afterload pravého srdca)... Rezervy sú minimálne.
Zvýšime tlak v dutine hrudnej... znížime venózny návrat a preload pravého srdca
Sekundárne znížime aj preload ľavého srdca a MOS (CO)
Zmeníme distribúciu kapilárnej cirkulácie v pľúcach
Zmeníme distribúciu ventilácie v pľúcach
Zmeníme ( zhoršíme VDf/VT)
Zmeníme V/Q pomery
A to sme neanalyzovali
Účinky PEEP
Účinky PEEPi
Sekréciu a odstraňovanie spúta
vplyvy pomôcok (ET kanyla, TT kanyla, maska a pod.)
Hormonálne zmeny
Zmeny v bilancii tekutín
Tlakové vplyvy na srdcové oddiely
A asi tak ďalších 50 vplyvov na organizmus a jeho systémy
Dá sa povedať, že používame úplne nefyziologický prostriedok, od ktorého
požadujeme adekvátnu výmenu plynov v pľúcach.
Distribúcia plynov v pľúcach pri UVP, ako to vlastne funguje ?
1. Alveoly nie sú rovnako veľké a ani rovnako pružné ich poddajnosť (C) je
rôzna ( ich nehomogenita sa rapídne zvyšuje pri pľúcnej patológii akejkoľvek
genézy)
5
2. Bronchioly nemajú rovnaký priemer a ani dĺžku a ich odpor ( R) je
rôzny. ( ich nehomogenita sa rapídne zvyšuje pri pľúcnej patológii akejkoľvek
genézy)
3. Časová konštanta (Tau), ak si ju matematicky vyjadríme „ τ = R*C“ je
samozrejme tiež rôzna a to od bronchoalveolárnej jednotky k inej
bronchoalveolárnej jednotke (10-ky mil.)
4. Či si vypočítame z priemernej hodnoty R a C časovú konštantu, alebo ju
zmeriame, dostaneme priemernú hodnotu Tau celých pľúc.
Inak vyjadrené priemerné (AVG- average) ττττ = (ττττ 1 + ττττ 2 ....+ ττττ n) / n
Čo to je časová konštanta * (τ) ?
Na obr. sú znázornené základné fyzikálne princípy prietoku plynov z ventilátora do
pľúc pacienta. Ak použijeme generátor s tzv. nulovým vnútorným odporom (tlakovo
kontrolované režimy), plnenie pľúc z hľadiska prietoku plynov nebude lineárne, ale
exponenciálne, v závislosti na poddajnosti Cst a odpore dýchacích ciest Raw.
Obr č.1
Predpokladajme, že máme vrapový vak zaťažený závažím, ktoré je také ťažké, že tlak
vo vaku Pg = 1,0kPa.
Pľúca a dýchacie cesty majú parametre uvedené vyššie. Počiatočný objem pľúc V=0
tlak v pľúcach PA = 0 , objem vaku je Vg = 1,0 lit. Vrapový vak je spojený s pľúcami
Rúrka s odporom (R )= Raw
Tlak vo vaku
Pa = alveolárny
tlak
Q ( l/min, l/s)
Závažie
Vrapový mech
Ventil (W)
Generovaný tlak
Pg = konštantný Pružný vak
s poddajnosťou
(C) = pľúca
1. Prietok plynov môže vzniknúť lenv prípade, že existuje medzi dvomi koncamipotrubia tlakový spád.
2. Plyn prúdi vždy z bodu s vyššímtlakom do bodu s tlakom nižším
3. Odpor potrubia je priamo úmernýjeho dĺžke, hustote plynu a nepriamoúmerný štvorcu priemeru,
t.j., čím je potrubie užšie a dlhšie má odpor vyšší.
4. Prietok plynov je priamo úmernýtlakovému spádu na koncoch potrubia anepriamo úmerný odporu potrubia
5. Tau = R*C
6. Všeobecne poňatá exponenciálna rovnicaT
- ––––––X = Xmax * e Tau
63% 85% 95% 97% 99%
Tau1 Tau2 Tau3 Tau5Tau4
3xTau
100%
TT = Tau1
Lineárny dej Exponenciálny dej
Zopakujeme si fyziku
T – čas za ktorý reálne prebieha ten ktorý dej
Generátor
6
ventilom, ktorý naraz otvoríme. Tlak vo vaku sa nebude meniť a keďže tlakový spád
medzi vakom a pľúcami je 1,0 kPa, bude prúdiť plyn z vaku do pľúc. Pľúca sa začnú
plniť , ale vzhľadom na ich poddajnosť (0,5 l*kPa-1) začne v nich rásť tlak, takže po
určitom čase už nebude tlakový rozdiel (delta Pg-PA) medzi pľúcami a vakom 1,0 kPa,
ale menej a tak sa plnenie vaku spomalí (zmenší sa prietok plynov). Tento dej plnenia
pľúc a vyprázdňovanie vaku je možné analyzovať takýmto spôsobom v nekonečnom
počte časových intervalov. Nakoniec dôjde k stavu, kedy sa tlaky vo vaku a v pľúcach
vyrovnajú a prietok plynov ustane – nebude tlakový spád. Vak sa čiastočne vyprázdni a
objem plynov z vaku sa dostane do pľúc pacienta. VT = 500 ml, PA=1,0 kPa. Ako je
vidno na grafe, tento dej nie je lineárny, ale exponenciálny (postupne v čase sa prietok
a nárast objemu spomaľuje ). Tento dej má exponenciálne degresívny charakter.
Obr.č.2
tt == 00 tt == 11 tt == 22 tt == 33 tt == 44
PP
PP VVtt
QQii//
CCsstt
RRaaww
Začiatok inspíria Koniec inspíria
Čas
Qi
VT
Pg
V1 V2 V3 V4 V5
t = 0 1 2 3 4 5
Delta Pg - PA
Čas
Inspírium. V čase t=0 je vak naplnený a tlak vo vaku je konštantný
povedzme Pg= 1 kPa. Tlak v pľúcach Pa = 0. Pľúca sú
„prázdne“ ich potenciálny VT = 0
Otvorme ventil (W) a plyn začne prúdiť z miesta s vyšším tlakom
Pg do miesta s nižším tlakom Pa.
Pozrime sa, čo sa stalo v čase od t=0 do t=1.
Pg sa nezmenil je konštantný
Pri prietoku plynov Qi sa do alveolov dostal určitý objem plynov
VT, ktorý rozpína pružnú kapacitu pľúc definovanú ako
poddajnosť či elasticita. V tomto momente PA nie je = 0 a rozdiel
Pg-Pa nie je maximálny, ale menší. Keďže prietok plynov v
sústave je úmerný tlakovému spádu, ktorý sa zmenšil, zníži sa aj
prietok plynov Qi. To samé sa zopakuje v časovom bode 2...4,
čo má za následok stále sa spomaľujúce plnenie pľúc.
V bode t=5 sa Pg a PA vyrovnajú, teda nie je prítomný tlakový spád a preto prietok plynov ustane. Je reálny koniec inspíria daný fyzikálnou sústavou. Ak si porovnáme do pľúc vpravené objemy inspirovaných plynov
V1 – V5 v reálnom čase , vidíme, že na začiatku sú objemy
vyššie ( je to dané vyšším prietokom plynov), a ku koncu sa
jednotlivé objemy výrazne znižujú.
Ak sa pri generátore konštantného tlaku zmenšuje rozdiel (delta)
Pg-PA, zmenšuje sa prietok plynov Qi a aj vpravený objem V,
ktorý je rovný ploche pod krivkou prietoku = časový integrál
prietoku.
Ventil PA
GGeenneerrááttoorr kkoonnššttaannttnnééhhoo nníízzkkeehhoo ttllaakkuu PPgg == 00 -- 55 kkPPaa
TTii
Generátor
7
Exponenciálny dej je závislý na časovej konštante. ττττ (tau) = Raw * Cst
Všetky exponenciálne deje sú časovo závislé na niektorých parametroch a majú tzv.
časovú konštantu Tau (ττττ), za ktorú by dej prebehol úplne, t.j na 100 %, , ak by nebol
exponenciálny, ale lineárny. Pre úplné dokončenie exponenciálneho deja z teoretického
hľadiska je potrebná časová dĺžka rovná minimálne 6* ττττ (matematicky ∞ počet
časových konštánt). Pre reálnu klinickú prax však považujeme exponenciálny dej za
ukončený na 95 % pri hodnote 3*ττττ tak, ako keby bol ukončený na 100% .
Hodnota (3*τ) je z klinického hľadiska považovaná za konečnú , t.j. akoby celý
exponenciálny dej prebehol na 100 % .
Ukončenie exponenciálneho deja v % počas jednotlivých časových konštánt ukazuje
tabuľka .
Tab.č.1
Tau (ττττ) Plnenie
deja %
0 0
1 63
2 85
3 95
4 98,5
5 99,3
6 99,75
Časovú konštantu pneumatického deja, akým je inspírium aj exspírium môžeme
vypočítať nasledovne.
ττττ = R*C 1.1
V našom prípade ττττ = (Rsys+Rg+Rt+Raw)*C 1.2
Dynamická časová konštanta.
Základnými ukazovateľmi mechanických vlastností dýchacích orgánov (pľúc)
(MVP) sú :
8
Prvým je statická poddajnosť pľúc (Cst), respektíve poddajnosť komplexu pľúca -
hrudník (CTOT) (l*kPa-1). V ďalšom texte budeme používať Cst.
Druhým ukazovateľom je odpor dýchacích ciest Raw ( kPa*l-1/s-1).
V prípade, že zanedbáme všetky technologické i fyzikálne vplyvy, môžeme povedať,
že časová konštanta dýchacích orgánov je : ττττ = Raw * Cst ( C)
Počas inspíria a exspíria sa menia parametre odporu dýchacích ciest a to v rozmedzí
cca 20 %, takže v inspíriu, ktoré je kratšie, je odpor o niečo vyšší, ako v exspíriu. Za
týchto okolností je aj inspiračná časová konštanta rozdielna od exspiračnej.
Dôležitým faktom je, že ak sa odpor v priebehu niekoľkých sekúnd zmení, (aspirácia,
bronchospazmus), poddajnosť je veličinou relatívne konštantnou a jej zmeny si
vyžadujú aj pri masívnej patológii ( vynímajúc traumy hrudníka) niekoľko minút až
hodín.
Dá sa povedať, že v monitorovacom cykle niekoľkých dychov a to bez ohľadu na
spôsob ventilácie je poddajnosť Cst veličinou relatívne stálou.
Odpor sa však môže rýchlo meniť, a aj sa mení v závislosti na mnohých okolnostiach
(hlienová zátka, bronchospazmus, aspirácia a.p.).
Všeobecná charakteristika ventilačných odporov pri UVP.
Základným priestorom pre prietok plynov sú dýchacie cesty od dutiny nosnej (ústnej),
až po bronchioly n-tého rádu pred alveolárnym kompartmentom.
Pri fyziologických pomeroch v dýchacích cestách je odpor dýchacích ciest veľmi
malý a je u dospelých subjektov v tolerancii 0,1 - 0,4 kPa*l-1/s-1
Tento malý odpor je spôsobený tým, že vetvenie bronchiálneho stromu je z hľadiska
pneumatiky prúdenia vytvorené geniálne a to tak, že súčet plochy prierezov vetviacich
sa bronchov je rovný alebo väčší, ako plocha prierezu bronchu pred vetvením.
Fyzikálne to znamená, že odpor prietoku za vetvením mierne poklesne, alebo sa
nezmení. Podstatnú úlohu má aj laminárne prúdenie plynov.
Pri umelej ventilácii pľúc však používame rôzne prístroje a pomôcky, ktoré majú
podstatný vplyv na prietok plynov a nie je možné ich v žiadnom prípade zanedbať.
Niektoré pomôcky môžu v rozhodujúcej miere ovplyvniť tak spontánnu ventiláciu
pacienta , ako aj priebeh UVP a hlavne problémy pri odpájaní pacienta z UVP.
9
Odpor endotracheálnej kanyly Rt .
Endotracheálna kanyla je technicky definovaná ako trubica o určitom priemere a
určitej dĺžke, cez ktorú prúdi inspirovaný aj exspirovaný plyn.
Aj keď vo väčšine prípadov je pri “fyziologických” prietokoch prúdenie laminárne, je
Rt veličinou výrazne nelineárnou.
Odpor ET kanyly č.7 (7mm) štandardnej dĺžky je pri prietoku 1 l/s = 1,5 kPa*l-1/s-1
Rt kanyly č.8 je = 0,7 kPa*l-1/s-1pri takom istom prietoku.
Nelinearita je schematicky znázornená na obr.
Obr. č.3
Nelinearita znamená, že napríklad pri aplikácii ET kanyly č.8 a použití inspiračného
prietoku 1 l*s-1 bude jej odpor 0,7 kPa*l-1/s-1. Pri prietoku 0,5 l*s-1 však nebude odpor
polovičný , ale len cca 0,2 kPa*l-1/s-1 . Pri použití generátora konštantného prietoku
bude odpor definovateľný.
Inspiračný prietok plynov pri aplikácii tlakovo riadených režimov a exspiračný
prietok plynov má vždy exponenciálny charakter a preto odpor ET kanyly sa bude v
čase meniť podľa aktuálneho prietoku. Je síce možné určiť stredný prietok ET kanylou a
aproximovať strednú hodnotu odporu, ale pre výpočet časovej konštanty je táto hodnota
nepresná a dynamicky sa mení so zmenami ventilácie a nastavenia parametrov
objemov, ( t.j. prietokov v čase) a samotných časov inspíria a exspíria.
Príklad pre konštantný prietok.
Predstavme si, že pacienta ventilujeme VT = 500 ml , f=30 d*min-1 MV=15 l*min-1.
P(kPa) 1,5 0,7 0,5
0,25 0,5 1,0 Q(l/s)
10
Ti : Te = 1:1. V tom prípade TI = 1 sek a Qi = 0,5 l*s-1 vypočítaná hodnota pre ET
kanylu č.8 , RTI = 0,2 kPa*l-1/s-1.
V prípade, že zmeníme frekvenciu na f=15 d*min-1 pri identickom MV, stúpne Qi = 1
l*s-1 a Rt sa zmení na 0,7 kPa*l-1/s-1
Za predpokladu, že C=0,5 l*kPa-1 sa nezmenila, zmení sa časová konštanta τ = R*C z
hodnoty 0,1 na 0,35sek , čo je zmenou 350 % !!!
Príklad pre exponenciálne degresívny prietok.
Obr. č.4.
Oveľa komplikovanejším je
nekonštantný prietok
napríklad exponenciálne
degresívny, kde parametre
odporu Rt kolíšu od
aktuálneho prietoku v čase.
Grafické schematické
znázornenie je na obr. 4
Z grafov je zrejmé, že pri
zmenách Q-prietoku sa
dynamicky mení prietočný
odpor ET kanyly Rt. Za
predpokladu, že C sa nemení,
čo sa nemení ani v
skutočnosti, bude sa meniť časová konštanta už v samotnom dychovom cykle a to ako
počas inspíria, tak počas exspíria.
Z vyššie uvedeného vyplýva, že v skutočnosti je hodnota tzv. časovej konštanty ττττ
hodnotou nie statickou, ale dynamickou.
V matematickej teórii UVP počítame so strednou hodnotou odporov pri strednom
prietoku ET kanylou a z tejto hodnoty vypočítavame časovú konštantu. Tento výpočet
môže byť ale rádovo nepresný. So zmenou stredného prietoku napríklad pri ventilácii
pomerom dôb 1:2, 1:3 je chyba výpočtu časovej konštanty rádovo o niekoľko 100 %.
Najpresnejšie je možné hodnotiť Rt pri aplikácii generátora konštantného prietoku v
inspiračnej fáze dychového cyklu a tým aj inspiračnú časovú konštantu.
Počas exspíria, kedy je prietok exponenciálne degresívny však dostaneme úplne iné
hodnoty časovej konštanty.
Q (l/s) Rt Tau
Qi Qe
Rti Rte
Tau i Tau e
Ti Te t (sec.)
11
Ďalšie vplyvy meniace meranie mechanických vlastností pľúc (MVP) .
Počas inspíria je väčšina inspiračných odporov hadíc eliminovaná prácou ventilátora a
na hodnotenie MVP v inspíriu nemá podstatný vplyv.
Počas exspíria stojí v ceste exspirovanému plynu jednak hadicový systém exspiračnej
časti dýchacieho okruhu (RO), jednak samotný exspiračný ventil, ktorý má určitý
prietočný odpor (REV) vrátane odporu snímača prietoku. Podobne ako Rt, aj tieto časti
ventilátora majú nelineárny odpor prietoku, čo výrazne ovplyvňuje časovú konštantu
exspíria.
Súhrnne sa dá povedať, že na inspiračnú časovú konštantu ττττi vplýva prevažne
samotný odpor dýchacích ciest Raw a odpor ET kanyly Rt.
Na exspiračnú časovú konštantu ττττe vplýva okrem Raw aj Rt , RO a REV, ktoré môžu
výrazne meniť nielen statickú strednú hodnotu, ale hlavne dynamickú hodnotu časovej
konštanty v jednom dychovom cykle. Odpory sú „zapojené v sérii“ a teda výsledný
odpor je súčtom jednotlivých odporov.
Ak hovoríme, že exponenciálny dej sa ukončí na 95% za čas 3τ , teda za čas troch
časových konštánt a skutočne zmerané τ1 = 1s, τ2 = 0,8s a τ3 = 0,7s, kladiem otázku,
za ktoré 3τ sa dej uskutoční na 95%.
Tieto zmeny časovej konštanty sú dané nelinearitou jednotlivých odporov, ktoré v
závislosti na exponenciálne klesajúcom prietoku tiež klesajú a vedú k zmene časovej
konštanty.
Teoreticky sa exponenciálny dej v reálnej praxi ukončí za hodnotu 3 x aritmetický
priemer nameraných časových konštánt.
Rozdiel medzi teoretickou časovou konštantou a skutočnými hodnotami je na obr.12
12
Obr. č.5
Uvedené skutočnosti vlastne vyvracajú existenciu fixnej časovej konštanty, ktorá
matematicky je síce jednoznačne dokázateľná, ale fyzikálne a klinicky to nie je
konštanta.
Jej veľkosť a dynamika zmien počas inspíria či exspíria závisí jednak na odpore a
poddajnosti pľúc, na veľkosti nehomogenity distribúcie plynov v pľúcach, na odpore
endotracheálnej kanyly, odpore hadíc a exspiračného ventilu, ako aj na skutočnom, t.j.
programovanom čase inspíria a exspíria, teda nepriamo na frekvencii ventilácie a
pomere časov Ti: Te, a samozrejme na prietoku plynov ventilačným systémom, teda na
VT.
Stručne povedané: Ak biologický subjekt dýcha spontánne bez pripojenia na
ventilátor, bez ET kanyly je časová konštanta Tau (τ) veľmi blízka matematicky
vypočítanej hodnote. V prípade, že pripojíme biologický subjekt na ventilátor so
všetkými komponentmi na UVP nevyhnutnými, vzniká nová fyzikálna sústava pre
prietok plynov, ktorá má úplne iné charakteristiky, ako pri spontánnom dýchaní bez
komponentov potrebných na pripojenie pacienta. Z vyššie uvedeného dôvodu nie je
možné presne vypočítavať časové konštanty, ale je nevyhnutné ich reálne
v dynamickom deji inspíria a exspíria odmerať. Pritom hodnoty τ budú synteticky
odrážať aj všetky vplyvy aktuálne nastaveného ventilačného režimu, mechanických
vlastností pľúc, ako aj vplyvov vlastného ventilátora a ET kanyly.
3τ3τ3τ3τ 2τ2τ2τ2τ 1τ1τ1τ1τ
3τ3τ3τ3τ 2τ2τ2τ2τ 1τ1τ1τ1τ Teoretické ττττ
Skutočné merané ττττ
ττττ ΙΙΙΙ
ττττE
1τ1τ1τ1τ 2τ2τ2τ2τ 2τ2τ2τ2τ 3τ3τ3τ3τ 3τ3τ3τ3τ 1τ1τ1τ1τ t (sec)
Qi
Qe
TTaauu 11 == TTaauu 22 == TTaauu 33
TTaauu 11 >> TTaauu 22 >> TTaauu 33
13
Na čo je to dobré?
Keď sa chceme reálne pozrieť na výmenu plynov v pľúcach, ako aj na relatívne
optimálne nastavenie ventilačných parametrov ventilátora, je potrebné vedieť okrem
statických hodnôt R a C, ktoré nám nemusia nič povedať, aj reálne hodnoty časových
konštánt, od ktorých závisí plnenie a vyprázdňovanie pľúc pri UVP.
Vzhľadom na množstvo vplyvov pôsobiacich na výmenu plynov je hodnota
dynamickej časovej konštanty veličinou veľmi dôležitou. V situáciách, kedy je
nehomogenita distribúcie plynov v pľúcach veľmi výrazná, statické C bude merané
veľmi nepresne. V týchto prípadoch nám vyhodnotenie ττττdyn ukáže rozdiely časových
konštánt v inspíriu a exspíriu, ako aj v prípade, že máme odmerané statické veličiny
Raw a C, rozdiel medzi statickou a dynamickou časovou konštantou.
Pre fyzikálne meranú hodnotu časových konštánt sme zvolili názov
„dynamická časová konštanta“.
Definícia:
ττττdyn (dynamická časová konštanta –„nekonštanta“) je reálne – fyzicky- meranou
Obr.č.6.
veličinou (čas) a odráža nám, ako sa z hľadiska prietokov, tlakov a objemov v čase
chová fyzikálny systém zahrňujúci pľúca, dýchacie cesty, ET či tracheostomickú
Tx
VT = Qi(e)* dt
Ty
Qi/e (l/s)
T (sek)
Plocha pod krivkou prietoku je rovná VTJe to časový integrál prietoku
Príklad:
Nech zmerané VT = 1 liter za čas Ti/e
Potom počítač spätne hľadá objem VTNa hodnote 63% z koncovej hodnotyNa sumárnej hodnote 85% z koncovejhodnotyA nakoniec na hodnote 95% z koncovejhodnoty
Hľadá teda spätne (iterácia) tejto hodnotya odčítava čas, kedy bola dosiahnutá.Čas dosiahnutia plnenia exponenciálnejfunkcie je hľadaný čas časových konštánt
V našom príklade 630 ml, 850 ml, a 950 ml.
630 ml
850
950 ml
ττττdyn1 ττττdyn2 ττττdyn3
Vyššie uvedeným spôsobom sa v reálnom čase merajú dynamické časové konštanty u pacienta, ktorý je pripojený na ventilátor
Takto zmeraná hodnota ττττdyn predstavuje časovú konštantu komplexu
ventilátora s jeho komponentam i a ET(TS) kanylou a + pacientovych pľúc s
určitými mechanickými vlastn osťami v reálnom čase.
Meranie časových konštánt u pacienta napojeného na UVPIteračný výpočet Tau na komplexe ventilátor + pacient.
Ti (e)
14
kanylu, ventilátor a jeho komponenty vrátane ventilačného okruhu, pri aktuálne
navolenom ventilačnom režime a jeho parametroch na konkrétnom ventilátore s jeho
fyzikálnymi vlastnosťami.
Ak v našom prípade je suma R=0,8 kPa*l-1*sec-1 a C=0,5 l*kPa-1
ττττ= 0,8*0,5 = 0,4 sec.
V prípade, že chceme analyzovať tento dej, musí trvať najmenej 3ττττ , t.j. 3*0,4=1,2
sek., kedy bude inspiračná fáza ukončená na 95%..
Prakticky povedané inspiračná fáza dýchacieho cyklu musí trvať minimálne 1,2 sek.,
ak chceme, aby exponenciálny dej plnenia pľúc bol ukončený na 95%, čo v klinike
považujeme za 100%-né naplnenie deja.
Vo vyššie uvedenom prípade bude Ti<1,2 sek. príliš krátke na ukončenie
exponenciálneho deja a Ti>ako 1,3 sek bude úplne zbytočné, pretože po vyrovnaní
tlakov medzi alveolárnym priestorom a generátorom, nebude žiaden tlakový spád.
Prietok plynov do pľúc sa sústavou zastaví.
Predpokladané štatistické rozdelenie bronchoalveolárnych jednotiek.
Za predpokladu, že máme konečný počet bronchoalveolárnych jednotiek, ktoré nie sú
totožné čo sa týka mechanických vlastností, predpokladajme binomické rozdelenie
bronchoalveolárnych jednotiek.
Obr.č.7.
Pritom jednotlivé ττττdyn 1
.....n budú mať hodnotu
dlhšiu aj kratšiu ako
priemerná hodnota τ.
Odchýlka +/- sa dá vyjadriť
ako smerodajná odchýlka
σσσσ.
68,2%
bronchoalveolárnych
jednotiek bude mať
odchýlku od priemeru ± 1 σσσσ
27,2 %
68,2% hodnôt
95,4 % hodnôt
ττ99,7% hodnôt ττττ
µ+σ µ+2σ µ+3σ
µ
µ-3σ µ-2σ µ-σ
Priemer µµµµ Odchýlka σσσσ
15
bronchoalveolárnych jednotiek bude mať odchýlku od priemeru na úrovni ± 2 σσσσ
4,3%
bronchoalveolárnych jednotiek bude mať odchýlku od priemeru na úrovni ± 3 σσσσ
Príklad pre strednú hodnotu časovej konštanty τ = 0,1 sek. a jej dvoch
smerodajných odchýlok v prípade poškodenia pľúc typu ľahké ALI.
Tab.č.2
Z príkladu vidíme, že pľúca
obsahujú kompartmenty s rôznymi
časovými konštantami, pričom cca
34% kompartmentov sú v rozsahu τ
= 0,1sek až τ = 0,07sek a 34%
kompartmentov sú v rozsahu τ = 0,1
sek až τ = 0,13 sek. (t.j. spolu
68%). Ďalších 27% môžu nadobúdať
hodnoty v zmysle – aj + a to tak, že
cca 13,5 % kompartmentov bude mať τ = 0,04 – 0,07 sek. a 13,5% bude mať τ =0,13 -
0,16 sek. Tretiu smerodajnú odchýlku, ktorá predstavuje menej ak 5%
bronchoalveolárnych kompartmentov zanedbáme.
Vyššie uvedený príklad predstavuje mechanické vlastnosti pľúc, ktoré nie sú
pripojené na ventilátor / teda bez ET kanyly , ventilov a hadíc, ktoré ovplyvňujú, a to
výrazne/ – časovú konštantu τ.
-τ v
sekundách
Sm.
Odchýlka
σσσσ
%
bronchoalv.
jednotiek
0,04 - 2 σσσσ 13,5
0,07 - 1 σσσσ 34
0,10
Priemerné
τdyn
0,13 +1 σσσσ 34
0,16 + 2σσσσ 13,5
16
Stredná hodnota časovej konštanty τ dyn a smerodajné odchýlky v normálnych
pľúcach a ťažko poškodených pľúcach typu ARDS
Obr.č.8
Aj normálne pľúca,
bez akéhokoľvek
poškodenia, nemajú úplne
rovnaké časové konštanty
jednotlivých
bronchoalveolárnych
kompartmentov. Ak sú
zdravé pacientove pľúca
pripojené na UVP (napr.
počas anestézie)
„normálna“ hodnota
časovej konštanty vplyvom prietočných odporov sa pohybuje u dospelých okolo τ =
0,45 – 0,55 sek. Aj takéto pľúca majú určitú nehomogenitu časových konštánt, ale táto
sa pohybuje rádovo okolo ± 50-100 ms (0,05 – 0,1 sek)
Obr.č.9.
Pri ťažkom
nehomogénnom
postihnutí pľúc
patologickým
procesom (typický je
ARDS, ťažké ALI,
vírusová pneumónia,
bilaterálna aspirácia
a pod.) je vplyvom
podstatne ťažšej
pľúcnej patológie,
ktorá postihuje pľúca
difúzne , rozptyl
časových konštánt
68,2% hodnôtττττ 95,4 % hodnôt
ττττ
99,7% hodnôt ττττ
µ+σµ+2σ
µ+3σ
µ
µ-3σ
µ-2σµ-σ
Priemer µµµµ = 0,55 sekOdchýlka σσσσ = +/- 0,05
F F optopt 15 15 –– 20 d/min20 d/min
NormNormáálne plne pll úúcaca
68,2% hodnôt ττττ95,4 % hodnôt
ττττ99,7% hodnôt ττττ
µ+σ µ+2σµ+3σ
µ
µ-3σ µ-2σ µ-σ
Priemer µµµµ = 0,4 sekOdchýlka σσσσ = +/- 0,25
F F optopt 15 15 –– 60 d/min60 d/min
ARDSARDS s extrs extréémnoumnounehomogenitounehomogenitoudistribdistribúúcie plynovcie plynov
17
jednotlivých rôzne postihnutých kompartmentov podstatne väčší.
Ak sú takto postihnuté pacientove pľúca pripojené na ventilátor, hodnota časovej
konštanty sa vplyvom prietočných odporov pohybuje u dospelých okolo τ = 0,35 -0,45
sek. Aj takéto pľúca majú výraznú nehomogenitu časových konštánt. Táto sa pohybuje
rádovo okolo ± 250-300 ms (0,25 – 0,3 sek)
V takomto prípade je rozptyl časových konštánt o niekoľko rádov väčší, ako u pľúc
„zdravých“. . Táto sa pohybuje rádovo okolo ± 230 ms (0,23 sek)
Tab.č.3
V predošlých kapitolách bolo povedané, že na 95% -né splnenie exponenciálneho
deja ( výmena plynov v inspíriu a exspíriu v tlakových ventilačných režimoch je
exponenciálny dej) je potrebný čas minimálne rovný 3* τdyn.
Teda trvanie jedného dychového cyklu (Ti+Te) Tcy = 6* τdyn
Optimálna ( matematicky určená) dychová frekvencia f = 60/Tcy
Pre časovú konštantu uvedenú vyššie v tabuľke, s hodnotou 0,17 sek. by bola pre
výmenu plynov optimálna teoretická frekvencia f = 58 d/min
Pre časovú konštantu 0,63 sek. by bola f = 15 d/min
Pre priemernú hodnotu τdyn = 0,4 sek. by bola optimálna frekvencia ventilácie
f = cca 24 d/min.
Ak je nehomogenita časových konštánt veľmi malá, ( zdravé pľúca) rozptyl teoreticky
vypočítaných ventilačných frekvencií je obyčajne veľmi malý a to do niekoľkých
dychových cyklov. Vyššie uvedený obr.8 smerodajných odchýlok normálnych pľúc
naznačuje, že optimálna frekvencia dýchania sa pohybuje od 15 do 20 d/min, so
strednou hodnotou okolo 17 d/min.
Časová konštanta
v sek
Sm. odchýlka
σσσσ
% bronchoalv.
jednotiek
0,17 - 2 σσσσ 13,5
0,28 - 1 σσσσ 34
0,40 Priemerné τdyn
0,52 +1 σσσσ 34
0,63 + 2σσσσ 13,5
18
Zhrnutie:
Pri ventilácii zdravých pľúc je nehomogenita τdyn minimálna a frekvenciu ventilácie,
ktorá by mohla byť optimálna pre takéto pľúca je pomerne jednoduché identifikovať
prípadne vypočítať.
Pri veľmi veľkej nehomogenite pľúcnej patológie prejavujúcej sa veľkou
rozdielnosťou τdyn je rozptyl dychových frekvenci,í vhodných pre optimálnu ventiláciu
veľmi široký a takto postihnuté pľúca nie je možné optimálne ventilovať jednou
dychovou frekvenciou. Distribúcia plynov bude vo frekvenčne neoptimálne
ventilovaných bronchoalveolárnych jednotkách neoptimálna ( distribučná
hypoventilácia, alebo v opačnom prípade distribučná hyperventilácia a riziko
barotraumy).
Distribúcia ventilácie do nehomogénne postihnutých bronchoalveolárnych
jednotiek (kompartmentov)
Pri nehomogénnom poškodení pľúc je distribúcia plynov do jednotlivých rôzne
postihnutých bronchoalveolárnych kompartmentov rôzna. Lokálna časová konštanta
toho ktorého kompartmentu τdyn v plnej miere rozhoduje o naplnení a aj vyprázdnení
kompartmentu v reálnom čase.
Časová konštanta a inspírium.
Objem dýchacieho plynu, ktorý za programovaný čas Ti vtečie do konkrétneho
kompartmentu je závislý na použitom pretlaku, a hlavne na pomere Ti/τdyn .
Teda objem Vx v čase t ( počas Ti) je rovný koncovému dychovému objemu VT
a rozdielu 1 – exponenciálnej funkcii záporného pomeru Ti ku časovej konštante τdyn.
Pre 95% - né ukončenie exponenciálneho deja ( naplnenia kompartmentu dýchacím
plynom), je potrebné aby trvanie času Ti bolo minimálne rovné hodnote 3*τdyn.
VVxx (( vv ččaassee tt)) == VVTT ** ((11-- ee -- TTii//ττddyynn ))
19
Príklad rozdielnosti distribúcie dýchacieho plynu do jednotlivých kompartmentov
pľúc s nehomogénnou časovou konštantou je na obr.č.10
Obrázok znázorňuje plnenie jednotlivých rôzne postihnutých kompartmentov v čase
Ti od 0 do 3,6 sek . Po uplynutí času Ti=0,6 sek. je rozdiel v naplnení kompartmentu
s najkratšou a najdlhšou τ cca 120%. Pri Ti = 1,2 sek. sa rozdiel znižuje na 60% . Pri
trvaní Ti =2,1 sek je rozdiel v plnení kompartmentov cca 20%.
VxVx ( v ( v ccase t) ase t) = VT * (1= VT * (1-- ee-- Ti/Ti/TauTau
))
Distribúcia VT v čase v kompartmentoch s rôznou Tau, VT konštantné 600 ml
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,05 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6
čas TI ( teoreticky)
VT
( li
tro
ch) V pri Tau 0,5 s
V pri Tau 0,66 s
V pri Tau 0,85 s
V pri Tau 1,0 s
V pri Tau 1,3 s
Objem v Objem v litlitvo zvolenom vo zvolenom ccaseaseTI = 1 sek TI = 1 sek K1 = 0,088K1 = 0,088K2 = 0,08K2 = 0,08K3 = 0,07K3 = 0,07K4 = 0,064K4 = 0,064K5 = 0,055K5 = 0,055
SUM 0,36 SUM 0,36 litlit
Objem v Objem v litlitvo zvolenom vo zvolenom ccaseaseTi = 2 sekTi = 2 sekTI = 2 sek TI = 2 sek K1 = 0,098K1 = 0,098K2 = 0,9K2 = 0,9K3 = 0,085K3 = 0,085K4 = 0,083K4 = 0,083K5 = 0,079K5 = 0,079
SumSum 0,43 0,43 litlit
SumaSuma600 ml600 ml
DistribDistribúúcia plynov pocia plynov poccas inspas inspííriaria
?? 120%120%
?? 20%20%
?? 60%60%
20
Obr.č.11
Obr. znázorňuje plnenie pľúc počas inspíria v závislosti od pomeru Ti/τdyn.
Časová konštanta a exspírium.
Principiálne platí, že počas exspíria je pre úplné vyprázdnenie pľúc ( resp.
kompartmentu) potrebné, aby exspiračný čas ( trvanie exspíria) bolo minimálne 3*τdyn.
V prípade, že programovaný čas exspíria Te < 3*τdyn, dochádza, či už v celých
pľúcach alebo v jednotlivých kompartmentoch s dlhšou časovou konštantou,
k uväzneniu určitého objemu plynov v pľúcach „trap volume“ a vzniku PEEPi ( auto-
PEEP).
Ti = 3*Tau Te = >3*Tau
P
Qi
Qe
PCV ( dobre nastavené Ti/e)
Ti >3*Tau
TiReálne
= 3Tau
PCV ( neoptimálne nastavené Ti/e)
P = x
activeP
Qi
Qe
Q
flowQ = 0
Ti = 3*Tau Te = >3*Tau
P
Qi
Qe
PS ( nastavenie samočinné- Ti/e)
QI/E = 5% Qmax
Q max
Tlakové ventilačné režimy – ktorý a ako optimalizovať
1. Ak nastavíme v režime PCV Ti na hodnotu 3*Tau, potom je využitie distribučného času počas trvania inspíria
optimálne = Prietok plynov počas inspíria klesne k nule tesne pred prepnutím na exspírium ( Prepínacím prvkom je čas Ti a Te ( resp. trigger).
2. Pri neoptimálnom nastavení režim PCV, ak je Ti kratšie 3*Tau , ventilátor „drží tlak Ppc“ na hodnote zvolenej počas programovaného Ti, ale Qi ustane skôr ako ventilátor prepne na exspírium. Tlak v okruhu neefektívne „tlačí“
na alveolárnehe priestranstvo ( Paw = PA), ale prietok sa ukončil. Stúpa stredný alveolárny tlak bez efektu a zvyšuje úplne zbytočne PVR.
3. Ak v režime PS ( prepínanie z Ti na Te je dané poklesom Q na zvolenú hodnotu Qmax), v prípade poklesu Q na
nastavenú hodnotu (30 -1 %) v našom prípade na 5% Q max, ventilátor prepne na exspírium. Vždy je využitý čas Ti
na plnenie pľúc a nevzniká zbytočný pretlak bez primeraného prietoku plynov Q
21
Obr. č.12
Plnenie jednotlivých kompartmentov nezávisle od ventilačného režimu
(objemový, tlakový, prietokový...).
Obr.č.13. Distribúcia plynov pri krátkom Ti
63 85 95% 97% 99%
Pg
Vt
Qe
Qi
Vte
Delta Pa - Pb
Pa
Cst pľúc = k
Raw2
V1 V2 V3 V4 V5
Qi
Vte
Delta Pa - Pb
Pa
V1 V2 V3
63 85 95%
Pa
Raw1
Tau = R*CRaw1 = 0,5 kPa.l-1.s-1
Raw2 = 0,9 kPa.l-1.s-1
C = k = 0,5 l . kPa-1
Normal lungs Obstructive lungsTau je kratšie Tau je dlhšie
Tau normálnych pľúc = 0,5 * 0,5 = 0,25 sek. 3Tau = 0,75s
Tau obštrukčných pľúc = 0,5 * 0,9 = 0,45 sek. 3Tau = 1,35 s
0,75s
0,75s1,35s
Vplyv časovej konštanty na exspírium.Normal lungs Obstructive lungsTau je kratšie Tau je dlhšie
AUTO PEEP
Trap VOLUME
Pb
V pľúcach s kratšou časovoukonštantou dôjde počas0.75 sek k 95% naplneniuexponenciálneho deja.
V pľúcach s dlhšou časovou konštantou dôjde k naplneniu exponenciálneho deja ccalen na 75-80%
Plnenie a vyprázdňovanie kompartmentov pri konštantnom Ti a TeTeda distribúcia plynov do jednotlivých kompartmentov( bronchoalveolárnych) s rôznymi časovými konštantami I.
Ti = Te = 1 sekVT=600 ml
VT (ml)
T (sek)
ττττ = 0,05 0,1 0,4 1 1,2 sek
3* ττττ = 0,15 0,3 1,2 3 3,6 sek
Aplikácia PCV, VCV, PS, Bipap................
Nech použijeme akýkoľvek režim UVP, percentuálna distribúcia plynov do jednotlivých kompartmentov s rôznymi mechanickými vlastnosťami je závislá VÝHRADNE na časovej konštante toho ktorého kompartmentu a čase Ti .
Tým pádom je závislá na Ti( nepriamo aj na TE ak by vznikol PEEPi).
Z celého VT bolo do kompartmenu distribuovaných40 % 30% 15% 10% 5%
Vx = VTmax * (1 - e- Ti/Tau )
22
Obr.č.14. Distribúcia plynov pri dlhom Ti
Zhrnutie:
Z hľadiska absolútnej veľkosti objemu dodaného do toho ktorého kompartmentu je
rozhodujúcou veličinou aplikovaný tlak (napr. Ppc – pressure of pressure control), ale
minimálne porovnateľne vplyvnou, ak nie najvplyvnejšou veličinou je aj čas Ti, resp.
pomer Ti/τdyn.
Pre vyprázdnenie pľúc počas exspíria je jediným rozhodujúcim parametrom Te, resp.
pomer Te/τdyn. Ak je Te < 3*τdyn, potom v kompartmente vyniká PEEPi.
Nech použijeme ľubovoľným spôsobom riadený ventilačný režim (PCV, PS, BiPAP,
SIMV, EMMV, CMV, VCV, VG……..) distrubúcia dýchacích plynov počas inspíria do
jednotlivých rôzne postihnutých kompartmentov je závislá na pomere Ti/τdyn.
Exspírium, jeho ukončenie tak, aby nevznikal PEEPi je závislé výhradne na pomere
Te/τdyn
Monitorovanie τdyn je pre „časovanie“ ventilačného cyklu esenciálne.
Takže prvá kacírska otázka ..... ako v súčasnosti nastavujete Ti a Te, ako nastavujete
Ti%, a f ????
Plnenie a vyprázdňovanie kompartmentov pri konštantnom Ti a TeTeda distribúcia plynov do jednotlivých kompartmentov( bronchoalveolárnych) s rôznymi časovými konštantami II.
ττττ = 0,05 0,1 0,4 1 1,2 sek
3* ττττ = 0,15 0,3 1,2 3 3,6 sek
Aplikácia PCV, VCV, PS, Bipap................
Nech použijeme akýkoľvek režim UVP, percentuálna distribúcia plynov do jednotlivých kompartmentov s rôznymi mechanickými vlastnosťami je závislá VÝHRADNE na časovej konštante toho ktorého kompartmentu a čase Ti .
Tým pádom je závislá na Ti( nepriamo aj na TE ak by vznikol PEEPi).
Z celého VT bolo do kompartmenu distribuovaných20 % 20% 20% 20% 20%
Ti = Te = 4 sekVT = 600 ml
Vx = VTmax * (1 - e- Ti/Tau )
23
Čo je vlastne cieľom UVP ?
1. Zabezpečiť adekvátnu alveolárnu výmenu plynov a adekvátnu perfúziu
pľúcnych kapilár tak, aby sme dosiahli potrebám organizmu primeranú dodávku
O2 a elimináciu CO2
2. Minimalizovať nepriaznivé účinky UVP na celý organizmus a hlavne
minimalizovať barotraumu a biotraumu pľúc.
Aké sú základné faktory umožňujúce vyššie uvedené ciele dosiahnuť ?
1. Aplikovať do pľúc len taký vysoký tlak, ktorý zabezpečí VT a MV
potrebné na VA.
2. Aplikovať tlak v takom časovom intervale, ktorý je rovný približne 3 *
τdyn, tj Ti = 2,5-3 * τdyn
3. Trvanie exspíria by malo byť približne Te = 3* τdyn, ak nechceme
zvyšovať PEEPi, alebo kratšie, ak potrebujeme podporiť vznik PEEPi
4. Frekvencia ventilácie vyplynie z vyššie uvedených hodnôt časov Ti a Te.
5. Nastaviť hodnotu PEEP tak, aby udržal alveolárne kompartmenty
otvorené (aplikovať recruitment manéver podľa potreby)
6. Minimalizovať špičkové alveolárne tlaky, ako aj VT na hodnotách
odporúčaných pre protektívnu UVP
Čo potrebujeme nastaviť ???
P ( tlak)
f ( frekvenciu ventilácie) AKÝ REŽIM ? = TLAKOVÝ
Ti% ( pomer Ti:Te)
PEEP
Čo sa stáva v tlakovom režime a v čom je jeho nestabilita ?
Zmeny mechanických vlastností pľúc ( Cst a Raw) pri fixnej tlakovej podpore vedú k
drastickým zmenám alveolárnej ventilácie a predstavujú vysokú nestabilitu v
aplikovanom minútovom dychovom objeme. Pokles Cst a vzostup Raw vedú pri
24
nezmenenej hodnote tlakovej podpory (Ppc, Pps). PEEPhigh) k poklesu VT a MV
a opačne.
- negatívny dopad je nakoniec vždy v oxygenácii a eliminácii CO2.
- v prípade, že použijeme tlakový režim s prietokovým prepínaním
klasický PS – (ASB), ak pacient prestane mať spontánnu dychovú aktivitu –
trigger – ventilátor zastane a prepne do záložnej UVP.
Oboje vyššie povedané vytvára ťažký hendikep pre aplikáciu tlakového režimu o
ktorom som sa vyjadril, že je ten pravý a iný ani nemusí byť.???????????
Inteligentné riešenie pomocou servosystému (APMV) automatic proportional
minute ventilation. Možné typy servoregulačných systémov - autoadaptivita a jej
ciele.
Jednoduchý servoregulačný systém (autoadaptívny) pracujúci s vyhodnocovaním
základných ventilačných parametrov a ich udržiavaním na nastavených hodnotách.
Teoretické možnosti:
Jednoduchý servoregulačný systém pracuje s vyhodnocovaním základných
ventilačných parametrov (MV, VT, f,), berúc do úvahy kontinuálne vyhodnocovanie
zmien Cst a Raw, ktoré slúžia pre kontrolu bezpečnosti regulácie servosystému.
Principiálne je možné použiť 3 mechanizmy riadenia servosystému .
A, Riadenie na základe VT
B, Riadenie na základe MV
C, Riadenie podľa bodu A a B spojené s možnosťou prekročenia maximálnej MV pri
minimálnej dychovej podpore = principiálne EMMV
A. Riadenie na základe servosystémom udržiavaného konštantného VT.
Vzhľadom na nekonštantnosť VT v režimoch akejkoľvek tlakovo riadenej ventilácie
z titulu biofyzikálneho princípu, považujem riadenie servosystému na báze stabilizácie
VT za nekonštruktívny. Zmeny VT sú dych od dychu nestále, ale nemajú v princípe
vplyv na globálnu výmenu plynov za podmienky, že MV je konštantné. Doplňovanie
25
jednotlivého VT na vopred zvolenú hodnotu nezohľadňuje skutočnosť, že pre MV je
podstatná nielen hodnota VT, ale aj frekvencia č
dýchania f. MV = f * VT. Pri konštantnom VT generovanom servosystémom a zmene
f napríklad o +30%, bude vzostup MV +30%, čo je z hľadiska výmeny plynov veľmi
závažný fakt.
Len taký stimul, ako vpichnutie injekcie i.m. a nasledovná bolesť bežne vyvoláva
zmeny „f“ aj viac ako 30 %, aj keď len krátkodobo. Vzostup frekvencie ale vedie ku
skráteniu Ti a Te a možnému vzniku PEEPi, čo môže zhoršiť funkciu triggra (okrem
iných nepriaznivých účinkov).
Garantovanie konštantného VT servosystémom teda považujem za riešenie nevhodné.
B. Riadenie na základe servosystémom udržiavaného MV
Minútová ventilácia je parameter, ktorý sa zvyčajne nemení skokom, ale mení sa
priebežne v čase a je principiálne dependentný na centrálnom riadení CNS a vplyve
ABR, pCO2 a SaO2. Samozrejme, že je nemožné vylúčiť zmeny patofyziológie CNS,
ale aj obehového systému, pľúc a ich mechaniky – je to skôr otázka medicínska.
Vyhodnotením trendov MV u 260-tich relatívne stabilizovaných pacientov, pri
priemernej dĺžke UVP 72 hod. sme zistili, že zmeny MV, ak aj v globále neboli vyššie
ako ±80%, v priebehu každej jednej nasledujúcej hodiny sa nezmenili ani v jednom
prípade o viac ako o ±20,8%. Veľké zmeny, až + 150 - 200% boli pozorované výhradne
u katastrofického priebehu ochorenia a to napr. pri prudkom rozvoji opuchu pľúc či
embolizácii do pľúcnej tepny. Tomu sa ale nedá vyhnúť. Títo pacienti tvorili len cca 3 -
5% všetkých pacientov.
Z vyššie uvedených skutočností vyplýva, že zmeny MV sú podstatne pomalšie, majú
svoju dynamiku v čase a majú pomerne dobre definovateľnú príčinu. V 72% prípadov
vyvolávajúcou príčinou
vzostupu / poklesu MV bola zvyšujúca / znižujúca sa telesná teplota .
V akútnych prípadoch na začiatku ošetrovania pacientov vo fáze stabilizácie
základného ochorenia, kedy sú ventilačné parametre výrazne „rozhádzané“, nie je
vhodné aplikovať akýkoľvek „servo“ režim UVP.
Servosystémom udržiavané hodnoty MV v rozmedzí ± 20% od hodnoty požadovanej,
sú vhodné už pre stabilizovaného pacienta.
Z vyššie uvedeného vyplýva, že servosystémom riadená MV je podstatne vhodnejšia,
ako servo riadené VT pre stabilné udržiavanie výmeny plynov.
26
C. Riadenie na základe servosystémom udržiavaného MV s možnosťou nastavenia
minimálneho mandatórneho objemu (EMMV).
Princíp vychádza z bodu B, teda zo servosystémom riadenej MV. Predpokladá ale, že
je možné nastaviť minimálnu hodnotu MV, pod ktorú servosystém nedovolí, aby MV
kleslo. V prípade, že pacientov stav sa zlepšuje a ventilačná podpora sa znižuje
funkciou servosystému a aj napriek tomu sa pacientova MV zvyšuje nad
servosystémom nastavenú hodnotu. V tomto prípade môže lekár zvoliť automatické
znižovanie ventilačnej podpory až na hodnotu 0,5 kPa, ak pacientova MV je nad
hodnotou zvolenou na servoriadení. Podmienkou je, že pacient nie je tachypnoický,
dychová frekvencia sa oproti priemeru pred zapojením servorežimu nezmenila o viac
ako o +50% a že nedošlo k poklesu Cst o – 25% a vzostupu Raw o + 25% .
Základné predpoklady pre aplikáciu autoadaptívneho servo – režimu UVP, tzv.
„automatic proportional minute volume“ - APMV
Princíp funkcie:
Pri predpoklade, že chceme udržať MV v rozmedzí cca ±10% od zvolenej hodnoty
MV (lit*min-1) (Minute ventilation servo - MVs) v tlakovo kontrolovaných režimoch, v
tom najjednoduchšom servorežime máme k dispozícii len jednu premennú a to tlak (Ppc
/ ps). V prípade korekcie v režime Bi-Level, prípadne Bi- Level +PS je situácia
zložitejšia. Jednou premennou je PEEPh, druhou je Pps. Softvér vybavený
autoadaptivitou reguluje proporcionálne nielen tlakové, resp. objemové hodnoty
ventilácie, ale v určitom rozmedzí aj frekvenciu dýchania.
Zhrnutie :
Autoadaptívny servo - režim UVP „automatic proportional minute volume“
(APMV) je progresívny spôsob stabilizácie ventilácie pacienta na požadovanej úrovni.
Autoadaptivita a proporcionálne vyrovnávanie zmien MV pri tom umožňuje vôľovo
zvyšovať/znižovať MV spontánneho dýchania pacientom . Pri poklese aktivity
spontánneho dýchania zabráni hypoventilácii a naopak pri zlepšení výmeny plynov
spontánnou dychovou aktivitou pacienta znižuje ventilačnú podporu. .
Teoretické riešenie adaptívneho „servosystému“ riadenia ventilačných parametrov na
základe cieľovej hodnoty MV (MVs), t.j. „automatic proportional minute volume“
27
APMV predstavuje servoregulačný mechanizmus umožňujúci použitie
tlakových režimov pre všetky aplikácie a to aj tie, pri ktorých dochádza k zmenám
pľúcnej mechaniky a sekundárne k potenciálnym zmenám MV, ktoré systém
koriguje v rozsahu +/- 50 % od zvolenej hodnoty MVs
Čo vyplýva z predošlých záverov a analýz.
„Objemové riadenie“ môžeme použiť prevažne v anestéziológii, ale pohodlne si
vystačíme s „riadením tlakovým“.
„Tlakové riadenie“ odporúčam prevažne v intenzívnej medicíne
VCV ( CMV) – teda režim s „objemovým riadením“ – je možné optimálne využívať
hlavne u pacientov v anestézii – relaxovaných, kedy optimalizovaním Ti: Te podľa
odmeranej časovej konštanty môžeme dosiahnuť dobrú distribúciu plynov v pľúcach,
bez nutnosti regulácie MV, ktorá je = VT * f. Predpokladom je použitie u pľúc bez
výraznejšieho nehomogénneho poškodenia. V anestézii je podobne dobre
aplikovateľný režim PCV.
Objemové riadenie v intenzívnej medicíne nemá opodstatnenie. Jedinou výnimkou je
„status astmaticus“, kedy použitie VCV je prípustné z hľadiska život zachraňujúcej
výmeny plynov.
PCV (SPCV) – teda režim s „tlakovým riadením a časovým prepínaním dychových
fáz, resp. v kombinácii s asistorom (trigger)“ - je možné optimálne využívať hlavne u
pacientov bez spontánnej dychovej aktivity / aj so spontánnou dychovou aktivitou/ v
intenzívnej medicíne. Dobrú distribúciu plynov je možné dosiahnuť optimalizáciou Ti a
Te podľa skutočne odmeranej časovej konštanty τ. Jeho nevýhodou je, že pri zmene
mechanických vlastností pľúc sa výrazne mení aj VT a MV. ( Riešenie problému
nestability MV bolo ozrejmené pri vysvetlení APMV)
PCV-BiLevel – teda tlakový režim s automatickým prechodom z riadeného módu
(PCV) do módu umožňujúceho spontánne dýchanie v ktoromkoľvek čase ventilačného
cyklu (BiLevel). Tento tlakový režim je vhodný skôr na prechodnú dobu, kedy začína
pacient spontánne ventilovať až do stabilizácie parciálne suficientnej ventilácie. Po
stabilizácii spontánnej ventilácie- teda aktivity triggra je najvhodnejšie prejsť do režimu
28
PS, ktorý je najbližší fyziologickej regulácii dýchania. ( Riešenie problému nestability
MV bolo ozrejmené pri vysvetlení APMV)
PS ( ASB) – teda režim s „tlakovým riadením a prietokovým prepínaním dychových
fáz v kombinácii s asistorom (triggrom)“ - je možné optimálne využiť hlavne u
pacientov so zachovalým spontánnym dýchaním, ktoré je suficientné spustiť asistor,
resp. so spontánnym dýchaním, ktoré nie je plne suficientné na výmenu plynov medzi
atmosférou /dýchacím plynom/ a pľúcami pacienta. Dá sa aplikovať aj v anestézii , ale
hlavne v intenzívnej medicíne. Jeho nevýhodou je, že pri zmene mechanických
vlastností pľúc sa výrazne mení aj VT a MV. ( Riešenie problému nestability MV bolo
ozrejmené pri vysvetlení APMV)
Riešenie problému nehomogenity distribúcie plynov v pľúcach.
Jedným z vážnych a ťažko riešiteľných problémov umelej ventilácie pľúc (UVP) je
ventilácia pacienta s difúznym patologickým procesom v pľúcnom parenchýme, ktorý
spôsobuje výraznú nehomogenitu distribúcie plynov. Teória distribúcie plynov
v pľúcach na základe nehomogenity časových konštánt je v predošlých kapitolách.
Vychádzajúc zo základov matematického a fyzikálneho modelovania umelej
ventilácie pľúc (UVP) je možné povedať, že UVP klasickým režimom ventilácie aj pri
najlepšej frekvenčnej a tlakovej optimalizácii, nemôže viesť u pacienta s
nehomogénnou distribúciou plynov v pľúcach k optimálnej distribúcii plynov do
jednotlivých , ale rôzne postihnutých kompartmentov.
Rozdiely v časových konštantách (τ) jednotlivých kompartmentov v pľúcach, (aj
modelovo simulovaných), sú také veľké, že pri optimálnom nastavení parametrov UVP
pre jeden či dva kompartmenty, je nastavenie parametrov (frekvencia, pomer dôb
Ti:Te, prietoky plynov) pre ďalšie kompartmenty nevyhovujúci, alebo výrazne
suboptimálny.
Dá sa povedať, že jeden jediný režim ventilácie s určitými parametrami: frekvencia
ventilácie (f), čas inspíria a exspíria (Ti : Te) , dychový objem (VT), pozitívny tlak na
konci výdychu ( PEEP), tlak ventilačnej podpory (Ppc) v tlakovom režime UVP a pod.,
nemôže byť u nehomogénnych pľúc nastavený optimálne pre každý jeden , rôzne
postihnutý kompartment.
29
Najjednoduchším teoretickým riešením by bolo aplikovať pre každý kompartment iné
nastavenie parametrov ventilácie, ktoré by boli optimálne vzhľadom na mechanické
vlastnosti zvoleného kompartmentu. Keďže kompartmenty nie sú uložené na jednom
mieste a nie je možné oddeliť vstup do každého kompartmentu zvlášť, takéto
podmienky nie je možné technicky splniť.
Príkladom pre vhodnosť tejto úvahy je selektívna bibronchiálna ventilácia pri
jednostrannom pľúcnom poškodení ( napr. kontúzia jedných pľúc), kedy zdravé pľúca
ventilujeme jedným režimom a parametrami UVP a pľúca postihnuté patologickým
procesom ventilujeme iným režimom s inými parametrami nastavenia. V tomto prípade
je možné anatomicky oddeliť poškodené a nepoškodené kompartmenty a fyzikálne
oddeliť prúd plynov tečúci do každého kompartmentu ( v tomto prípade „zdravé“ a
„choré pľúca“).
Pri anatomicky nehomogénnom poškodení pľúc ( pneumónia, ARDS, bronchiolitis,
edém pľúc, početná kontúzia pľúc a pod.) existuje množstvo rôzne postihnutých, ale
biofyzikálne podobných kompartmentov, ktoré sú anatomicky uložené difúzne po
celých pľúcach a nie je možné rozdeliť prietok plynov do každého kompartmentu
zvlášť. obr.
Obr. č.15
V týchto prípadoch bude
ventilácia jednotlivých
kompartmentov optimálna
len v tých, pre ktoré je
zvolené relatívne
najoptimálnejšie nastavenie
parametrov UVP. Ostatné
kompartmenty budú
ventilované viac či menej
suboptimálne.
Pre diagnostiku mechanických vlastností dýchacích orgánov, ako aj pre aplikáciu
dýchacích plynov je len jedna “signálová” aj “ výkonová” cesta a to trachea, či
endotracheálna (ET) , resp. tracheostomická (TT) kanyla. Na konci tejto cesty môžeme
merať základné parametre potrebné pre diagnostiku a to fyzikálne parametre prietoku
K1 – zdravé pľúca
Tau krátke
K2 – ľahko
poškodené pľúca
Tau takmer normálne
K3 – stredne ťažko
poškodené pľúcaTau dlhšie
K4 – ťažko poškodené pľúca
Tau dlhé
K5 – veľmi ťažko
poškodené pľúca
Tau veľmi dlhé
30
plynov. Tou istou cestou môžeme aplikovať aj UVP. Pritom priamo merať je možné len
parametre prietoku (Q), tlaku (P) a času (t). Všetky ostatné parametre sú parametrami
vypočítanými.
Vyššie uvedené anatomické a fyzikálne obmedzenie spôsobuje problémy pri
diagnostike aj pri aplikácii optimálnych parametrov UVP pre jednotlivé rôzne
postihnuté a naviac anatomicky nehomogénne uložené kompartmenty.
Tab.4
Teoreticky optimálne frekvencie pre jednotlivé kompartmenty
Kompartmenty Ti = Te =3 *ττττ
(sek)
Tcy =Ti +Te f opt (d . min-1)
f = 60 / Tcy
k1 0,15 0,3 200
k2 0,3 0,6 100
k3 1,2 2,4 25
k4 3 6 10
k5 4,5 9 6,6
Z tabuľky 2 vyplýva, že ak budeme pľúca ventilovať frekvenciou 200 d.min-1, bude
optimálne ventilovaný len kompartment k1 a ostatné budú ventilované neoptimálne a v
tomto prípade hypoventilované. Hypoventilácia bude tým výraznejšia, čím má
kompartment dlhšie τ, teda čím sú kompartmenty „pomalšie“ .
Naopak, ak budeme ventilovať frekvenciou 6-7 d.min-1, bude kompartment k5
ventilovaný optimálne, ale suboptimálne budú ventilované ostatné kompartmenty.
Suboptimálna ventilácia sa prejaví ako relatívna hyperventilácia / hypoventilácia a
v prípade režimu UVP (volume control) VC (CMV) ventilácie výrazne stúpne špičkový
alveolárny tlak (Pai) v kompartmentoch s kratším ττττ .
Ak úplne teoreticky zvážime vyššie povedané, potom môžeme dôjsť k záveru, že pre
optimálnu výmenu plynov každého jedného kompartmentu si bude UVP vyžadovať
simultánnu ventiláciu piatimi rôznymi frekvenciami, prípade s rôznymi pomermi dôb
TI : Te , dychovými objemami či tlakmi.
V skutočnosti pri UVP máme len jeden vstupný prvok, ktorým je trachea, respektíve
endotracheálna či tracheostomická kanyla, cez ktorú musí inspirovaný i exspirovaný
31
plyn pretiecť. Z toho vyplýva aj technické riešenie a filozofia umelej ventilácie pľúc
viacerými tlakovými hladinami a frekvenciami ventilácie.
Režimy a nastavenie časových a tlakových parametrov jednotlivých hladín UVP
musia byť vzájomne kompatibilné a prípadne aj so spontánnou dychovou aktivitou
pacienta.
Vysvetlenie názvoslovia.
Pretože viachladinová ventilácia je riešením novým, je potrebné vysvetliť si jednotlivé
pojmy, ktoré budeme používať v ďalšom texte.
Základná hladina UVP - tento pojem definujeme ako ventilačný režim , vrátane
parametrov nastavenia frekvencie, pomeru časov Ti:Te, objemu či tlaku, ktorý je
aplikovaný u pacienta ako základný (napr. CMV, PCV, PS /ASB/). Túto hladinu
ventilácie môžeme nazvať - ventilácia na popredí.
Nadstavbové hladiny - tento pojem definujeme ako modifikáciu ventilačného režimu,
ktorý pracuje simultánne s ventiláciou na popredí, ale s inými nastavenými parametrami
tlaku, časov dýchacieho cyklu. Takýchto hladín môže byť teoreticky väčší počet (multi
level) , pričom ich nazývame nadstavbová hladina 1 …až n. Tieto hladiny môžeme
nazvať - ventilácia na pozadí. Tieto hladiny sú akoby „skryté“ v základnej hladine .
Frekvencia nadstavbových hladín, ako aj aplikovaný tlak sú zvyčajne nižšie, ako
parametre základnej hladiny.
PEEP – nastavený ako statická veličina na ventilátore za účelom recruitmentu (alebo
na udržanie geometrie alveolov) je konštantným tlakom v dýchacích cestách
pôsobiacim v alveolárnom kompartmente.
Je samozrejmé, že hodnoty Ppc a PEEPh, ako aj PEEP môžeme pri prechode do
trojhladinovej ventilácie nastaviť na zvolené hodnoty. Príklad je na obr.3.
32
Obr.č.16.
Na hornom grafe v obr.3 je znázornený prechod z ventilácie v režime PCV (pôvodné
nastavenie) do trojhladinovej ventilácie. Ppc (bod Q a R) sme nemenili a preto špičkový
tlak Ppc nad PEEPh (bod S) stúpol o hodnotu PEEPh. Na dolnom grafe je znázornená
iná možnosť nastavenia tlakových hodnôt. Ak pôvodne nastavený tlak v režime PCV -
Ppc bol zvolený na hodnotu ( bod D) , pri nastavení trojhladinovej ventilácie sme
parametre tlaku Ppc znížili na hodnotu (bod E), potom tlak Ppc nad PEEPh ( bod F)
dosahuje len pôvodnú hodnotu Ppc ( bod D) použitú v pôvodnom režime PCV.
Kombinácií a variant nastavenia je veľký počet a konkrétne nastavenie je závislé do
veľkej miery od pľúcnej patológie a jej diagnostiky. Príklad na obr. 3 je použitý ako
didaktická pomôcka.
Modelovanie viachladinovej ventilácie malo za úlohu dokázať, že je možné zmeniť
objemové plnenie ( distribúciu plynov) hlavne kompartmentov simulujúcich
patologickým procesom (pomalé kompartmenty) postihnuté pľúca ( k4 , k5 ). V
patologickým procesom postihnutých kompartmentoch (obštrukcia) nie je možné
jednohladinovou ventiláciou (PCV, PS, CMV) dospieť k ich optimálnemu alebo aspoň
lepšiemu plneniu bez kritického poklesu MV znížením ventilačnej frekvencie.
Naproti tomu pri viachladinovej ventilácii je možné dosiahnuť redistribúciu plynov
smerom do patologických „pomalých“ kompartmentov.
Vyššie uvedený model nebol tlakovo optimalizovaným a mal len ukázať, že k
želateľným zmenám dochádza. Čím ťažšie je postihnutie patologických kompartmentov
Ppc (Q)
Ppc (E)
Ppc nad PEEPh (F)
PCV pôvodné nastavenie Trojhladinová UVP (3-LV)
Ppc (D)
Ppc nad PEEPh (S)
Ppc (R)
PEEP
PEEP
PEEPh
PEEPh
P(kPa)
t (sec)
t (sec)
P(kPa)
33
v zmysle obštrukcie, tým relatívne väčšie zlepšenie ich plnenia dostaneme pri
viachladinovej ventilácii.
Pre klinickú aplikáciu výsledkov vyššie uvedených modelov je možné povedať len
toľko, že ak pri jednohladinovej ventilácii difúzne patologicky postihnutých dýchacích
orgánov dochádza k zvyšovaniu pľúcneho shuntu aj z titulu nerovnomernej distribúcie
plynov v pľúcach, potom ani optimalizácia takejto ventilácie nebude viesť k výraznému
zníženiu shuntu.
Pri viachladinovej UVP, ktorá bude navyše optimalizovaná je predpoklad, že
distribúcia plynov do jednotlivých, ale rôzne postihnutých kompartmentov sa parciálne
vyrovná alebo prinajmenšom zlepší natoľko, aby sa znížili pľúcne skraty a zlepšila
výmena plynov v pľúcach. Ďalšími modelmi sa dá dokázať, že vzhľadom na typ UVP
sa špičkové tlaky v dýchacích orgánoch smerom do rizikových hodnôt zvyšujú len málo
a minútová ventilácia sa nemení o viac ako +10 - 20 % pri porovnaní s klasickou
jednohladinovou PC ventiláciou.
Pri difúznom multikompartmentnom poškodení pľúc patologickým procesom má
každý kompartment iné mechanické vlastnosti a pre každý z nich je optimálna iná
frekvencia ventilácie a pomer dôb Ti:Te. Dvojhladinovou ventiláciou sa teda už len na
základe tejto úvahy nedá dosiahnuť optimálna distribúcia plynov.
Viachladinová ventilácia ukazuje, že v teoretickej rovine je možné, iste nie ideálne,
ale v podstatnej miere zlepšiť distribúciu plynov a tým aj ventiláciu pomalých
kompartmentov, pri súčasnom miernom zvýšení priemerného objemového plnenia
rýchlych kompartmentov, pravdaže v závislosti na použitých tlakov (Ppc a PEEPh). Je
teda možné predpokladať, že u difúzneho nehomogénneho poškodenia pľúcneho
parenchýmu povedie k zlepšenej distribúcii plynov do „pomalých“ kompartmentov
a zásadne nezvýši riziko barotraumy v kompartmentoch „rýchlych“, čo by bolo veľmi
nápomocné pre realizáciu „netraumatizujúcej ventilácie“, hlavne v ťažko poškodenom
pľúcnom parenchýme.
34
Obr. č.17. Schéma 1 a 2 hladinovej UVP
Obr.č.18. Schéma 3 a 4 hladinovej UVP
P(kPa)
t (ssek.)
2 4 6 8 10 12 14 16 18 sek
2
1
Ppc = 2kPa
PEEPh1
PC( f=24, TI : TE = 1:1, Ppc = 1 kPa, PEEP= 0,2 PEEPh1 = 1,5 k)
PEEP
PEEPh2
T (sec) pre PEEPh2
T pre PEEPh1
T (sec) pre Ppc
4 LV4 LV
P(kPa)
t ( sek.)2 4 6 8 10 12 14
2
1
Ppc = 1kPa nad PEEP high
PEEPh
PEEP=0,2 kPa
PC ( f=30, TI : TE = 1:1, Ppc = 2 kPa, PEEP= 0,2 kPa)
f PEEPh = 10/min Ti % h = 50%
PEEPh = 1kPa
Te Ti (PC)
Ti = PEEPh Te = PEEP Ti%h = 50%
3 LV3 LV
TlakovTlakovéé hladiny 1....nhladiny 1....n
PPCPAP pri spontCPAP pri spontáánnom dýchannnom dýchaníí -- 1 hladinov1 hladinováá „„UVPUVP““
PCV, PCV, BilevelBilevel, PS, IPPV CMV , PS, IPPV CMV -- 2 hladinov2 hladinováá UVPUVPPP
PEEPPEEP
tt
tt
35
Záverečné zhrnutie.
Pokroky v diagnostike pľúcnej mechaniky a pochopenie súvislostí nehomogénnej
distribúcie plynov v pľúcach umožnilo zmeniť pohľad na konvenčne propagované
ventilačné režimy.
Automatizácia niektorých diagnostických procedúr v reálnom čase, ako aj počítačové
techniky riadenia procesov sú využiteľné v UVP a umožňujú zabezpečiť protektivitu
UVP na podstatne vyššej úrovni, podobne zlepšiť možnosti ovplyvnenia distribúcie
plynov v pľúcach. Zavedenie počítačom riadeného procesu APMV vedie k eliminácii
všetkých potenciálnych problémov a nedostatkov tlakovo riadenej ventilácie.
Preto náš záver pre vyššie predloženú analýzu je:
- aplikujme výhradne tlakovo riadenú ventiláciu /pressure control/
- programovanie parametrov a ich nastavovanie musí byť na základe
primeranej diagnostiky pľúcnej mechaniky a dynamickej časovej konštanty
- zachovávajme všeobecne uznávané medzné parametre pre protektívnu
UVP
- aplikáciou viacerých, podľa pľúcnej mechaniky a τdyn vypočítaných
parametrov, môžeme výrazne zlepšiť distribúciu plynov hlavne v nehomogénne
poškodených pľúcach UVP na viacerých tlakových hladinách „multilevel
ventilation“
- Aplikácia systému servoriadenia UVP na základe“automatic proportional
minite ventilation“ /APMV/ eliminuje nestabilitu MV v tlakovo riadených
režimoch a umožňuje všetky „tlakové režimy“ aplikovať u pacientov
apnoických i pacientov s plne funkčným triggrom. ( PS je možné aplikovať aj
u nedýchajúceho pacienta)
Potrebujeme ventilačné režimy ?
Ak sme definovali ventilačný režim ako prednastavený program, ktorým na základe
lekárom zadaných parametrov, v niektorých prípadoch modifikovaných dychovou
aktivitou pacienta, ovládame prietok (tlak) pri vdychu, trvanie fáz dýchacích cyklov, ich
aktivácie, frekvenciu aplikácie, tlak (prietok) pri výdychu , ako aj ďalšie parametre
36
plynnej zmesi, vrátane chemicko - fyzikálneho zloženia, smerujúcej z ventilátora do
pacientových pľúc, ako aj z pľúc zvyčajne do atmosféry ( v prípade anestézie naspäť do
dýchacieho okruhu).
Potom musíme konštatovať, že prednastavený program je barličkou, ktorá pomáha
lekárovi „niečo“ nastaviť tak, aby výmena plynov v pľúcach bola primeraná
„potrebnej“.
Po 40-tich rokoch od „započatia“ éry široko používanej UVP sa začalo hovoriť
o probléme „open lungs“ (Lachmann a spol.) a pred niekoľkými rokmi o VILI (PILI),
VALI (Gattinoni a spol.)
O „protektívnej ventilácii“ sa hovorí.... ale v mnohých prípadoch len hovorí...
klinická realita a hlavne realita na OP sálach je diametrálne odlišná o čom svedčia
nedávno robené jednodňové štúdie v Holandsku i Česku.
Na základe čoho zadávame ako lekári parametre do prednastaveného programu ???
Prečo chceme ventilátor, ktorý má „38“ ventilačných režimov a ich kombinácií ???
Prečo chceme ventilátor s monitorovaním a vyhodnocovaním „50 parametrov a 18“
kriviek???
Prečo sa na seminároch lekári pýtajú ...aký ventilačný režim mám nastaviť
u pneumónie, ARDS, ALI, počas anestézie, astmy....???
Hľadajú sa barličky ... „režim pre ochorenie“
Prečo sa nikto neopýta, podľa čoho mám programovať zadávané parametre? Ako
mám diagnostikovať vhodnosť či potrebu zmeny parametrov, aby boli pľúca
optimálnejšie ventilované a to protektívne? Čo mám urobiť pre zlepšenie distribúcie
plynov v ťažko , nehomogénne poškodených pľúcach ?
„Zdravé“ pľúca je možné uventilovať pumpičkou na bicykel- myslím to smrteľne
vážne a som ochotný to predviesť.
Nie závažne postihnuté pľúca je možné ventilovať akýmkoľvek štandardným
ventilátorom.... je otázkou, nakoľko ním poškodíme ventilované pľúca a nakoľko naviac
iné vzdialené orgány.
Ťažšie postihnuté pľúca je problém ventilovať !
Veľmi ťažko postihnuté pľúca vie protektívne a naviac efektívne ventilovať málokto.
37
Riešenie:
Zdá sa , že sme našli diagnostický mód, ktorý sa dá aplikovať na nasmerovanie a
orientáciu lekára nastavujúceho parametre ventilačného režimu.
Podľa klinických skúseností publikovaných v nespočetnej literatúre je evidentné, že
aplikácia tlakových režimov je lepšia a bezpečnejšie ako aplikácia objemových.
Výsledky nášho výskumu a vývoja priniesli do oblasti tlakovo riadených režimov
počítačovú asistenciu a APMV.
Kde vidím budúcnosť UVP ?
Tlakovo kontrolovaný režim ( riadený i podporný)
Parametre nastavované z objektívnej diagnostiky pľúcnej mechaniky ( a ostatných
na transport O2 vplývajúcich systémov)
Pomoc pri nastavovaní a sledovaní, optimalizácii.... pomocou počítačovej asistencie
(CAV)-computer assisted ventilation.
Inteligentné ovládanie parametrov na dosiahnutie výmeny plynov (MV).
Ventilácia ťažko nehomogénne postihnutých pľúc na základe počítačovej analýzy
monitorovaných parametrov navrhovaním viacerých tlakových hladín s rôznymi
definovanými tlakmi a frekvenciami.
Fikcia alebo fantázia?
Počítačom asistovaný, tlakovo kontrolovaný, voľne programovateľný režim ventilácie
na potrebnom množstve tlakových hladín s ich optimálnym časovaním, pre dosiahnutie
maximálne možnej distribúcie plynov do nehomogénne postihnutých
bronchoalveolárnych kompartmentov s cieľom zabezpečiť primeranú výmenu plynov
v pľúcach s maximálnou „protektivitou“ nielen pľúcneho parenchýmu.
Celkom na záver: Nezabudnite, že existuje ČAS.... můj čas je pouho-pouhé
prozatím....Poznáte pesničku zo seriálu „Sanitka“?
Ak nezačnete s adekvátnou a naviac efektívnou a protektívnou UVP včas, ochorenie –
patofyziológia a genetika vás dobehne a s tým už nič nespravíte, váš pacient zomrie na
vašu nerozhodnosť.
Nezabudnite, že umelá ventilácia pľúc je aj o inom, než o fúkaní plynu do
dýchacích ciest.... to niekedy nabudúce.