Mechanische Ventilatio Weitergabeskript

1. Mechanische Ventilation
Kathleen Donnely, MD
Albany Medical College
Albany, NY
Michael Kelly, MD
Maimonides Medical Center
Brooklyn, NY
Norbert Lutsch, FA IP
Ostschweizer Kinderspital St.Gallen
(Übersetzung ins Deutsche / Ergänzungen)

2. Einleitung
• Indikationen
• Grundlagen Anatomie und Physiologie
• Ventilationsmodi
• Wahl der Modi und Einstellungen
• Häufige Probleme
• Komplikationen
• Weaning and Extubation

3. Indikationen
• Respiratorische Störungen
– Apnoe / Respiratorischer Arrest
– Inadäquate Ventilation (akut vs. chronisch)
– Inadäquate Oxygenation
– Chronisch respiratorische Insuffizienz mit
Gedeihstörung (FTT)

4. Indikationen
• Kardiale Insuffizienz
– Verringerung der Atemarbeit
– Reduzierung des O² Verbrauchs
• Neurologische Dysfunktion
– Zentrale Hypoventilation / häufige Apnoe
– Komatöse Patienten, GCS < 8
– Atemwegs protektiv

5. Anatomische Grundlagen
• Obere Luftwege
– Befeuchtung der inhalierten Gase
– Stelle des größten Atemwiderstandes
• Untere Luftwege
– Zuleitende Atemwege (Anat. Totraum)
– Resp. Bronchiolen
– Alveolen (Gasaustausch)

6. Physiologische
Grundlagen
• Negativer Druckkreißlauf
– Gradient zwischen Mund und Pleuralraum ist
die treibende Kraft
– Benötigt, um den Widerstand zu überwinden
– Offenhalten der Alveolen
• Überwinden elastischer Rückstosskräfte
– Balance zwischen elastischer Rückstosskräfte
des Brustkorbes und der Lunge

7. Grundlagen Physiologie
http://www.biology.eku.edu/RITCHISO/301notes6.htm

8. Normale Druck-
Volumenbeziehung in der Lunge
http://physioweb.med.uvm.edu/pulmonary_physiology

9. Ventilation
• Kohlendioxid
PaCO2= k * Metabolische Produktion
Alveoläre Minutenventilation
Alv. MV = Resp. Freq. * Effektives Tidalvol.
Effektives TV = TV - Totraum
Totraum = anatomisch + physiologisch

10. Oxygenation
• Sauerstoff:
– Minutenventilation ist die Menge frisches Gas,
welches in die Alveolen gelangt
– Der O² Partialdruck in den alveolen (PAO2) ist die
treibende Kraft für den Gasaustausch durch die
Alveo-Kapilläre Membran
– PAO2 = ({Atmos. Druck - Wasserdampf}*FiO2) -
PaCO2 / RQ
– Perfundiere Alveolen, die gut ventiliert sind
– Nach 1/3 des Weges durch die Kapillare ist das Hb
voll gesättigt

11. Oxygenation
http://www.biology.eku.edu/RITCHISO/301notes6.htm

12. CO2 vs. O2

13. Abnormer Gasaustausch
• Gründe für Hypoxämie:
– Alveoläre
Hypoventilation
– V/Q mismatch
– Shunt
– Diffusionsstörung
• Gründe für
Hyperkapnie:
– Alveoläre
Hypoventilation
– V/Q mismatch
Wegen der unterschiedlichen Löslichkeit von O2 und CO2
und deren verschiedener Dissoziationskurven, resultieren
Shunt und Diffusionsstörungen nicht zwangsläufig in einer
Hyperkapnie.

14. Gasaustausch
• Hypoventilation und V/Q mismatch sind die
häufigsten Ursachen des abnormen
Gasaustausches auf einer PICU (Päd.IPS)
• Korrigiere Hypoventilation -> erhöhe MV
• Korrigiere V/Q mismatch -> erhöhe die
Fläche der ventilierten Lunge oder
verbessere die Perfusion der Gebiete, die
ventiliert werden

15. Mechanische Ventilation
• Auf was können wir einwirken……
– Minutenventilation (erhöhe Freq. / Tidalvolumen)
– Druckgradient = A-a Gleichung (erhöhe
atm.Druck, FiO2, erhöhe Ventilation, ändere RQ)
– Austauschfläche = Lungenvolumen für
Ventilation (Volumevergrösserung durch
Druckerhöhung, d.H., Mean Airway Pressure)
– O2 Löslichkeit = ?Perfluorcarbon?

16. Mechanische Ventilation
Ventilatoren verabreichen Gas mit
einem bestimmten Druck. Die
Menge des Gases kann durch Zeit,
Druck, oder Volumen begrenzt
werden. Die Dauer der
Gasverabreichung kann durch Zeit,
Druck, oder Flow bestimmt werden

17. Nomenklatur
• Atemwegsdrücke
– Peak Inspiratory Pressure (PIP)
– Positive End Expiratory Pressure (PEEP)
– Pressure above PEEP (PAP or ΔP)
– Mean airway pressure (MAP)
– Continuous Positive Airway Pressure (CPAP)
• Inspirationszeit oder I:E Ratio
• Tidalvolumen: Menge an Gaszufuhr / Atemzug

18. Beatmungsformen
• Beatmungsmodi:
– Jeder Atemzug wird vom Ventilator voll unterstützt
– Bei den klassischen Modi waren die Patienten nicht in
der Lage zu selber zu atmen, von den voreingestellten
Beatmungshüben einmal abgesehen..
– Bei neueren Modi arbeiten die Ventilatoren mit
assistierenden Modi, mit minimaler Eintstellrate und
alle getriggerten Atemzüge über dieser Rate werden
voll unterstützt z.B. ASB.

19. Beatmungsformen
• IMV Modi: Intermittent Mandatory
Ventilation Modi – Atemzüge über der
eingestellten Rate werden nicht unterstützt
• SIMV: Der Vent. synchronisiert IMV-
Atemzüge mit der Spontanatmung des
Patienten
• Pressure Support: Vent. verabreicht
Druckunterstützung bis zum voreingestellten
Druck oder Volumen, aber keine feste
Frequenz

20. Beatmungsformen
Wann immer ein Atemzug vom Ventilator
unterstützt wird, ungeachtet des Modus,
wird die Unterstützung entweder vom
Druck oder dem Volumen Limitiert.
– Volumenlimitiert: Tidalvolumen einstellen!
– Drucklimitiert: PIP oder PAP einstellen!

21. Druck Volumenbeziehung
Ist das Volumen vorgegeben, variiert der
Druck…..ist der Druck vorgegeben,
variiert das Volumen…..
….entsprechend der Compliance…...
COMPLIANCE =
V T(Atemzugvolumen) /  Druck
= 1/Resistance

22. VT= Vol/Atemzug VT bezieht sich indirekt auf eine angenommene
durchscnittliche zeitliche Dehnung. somit Zeitfluß ähnlich//Druck..
VT darf mit Capazität nicht verwechselt werden , sondern ist
elastische Dehnbarkeit..

23. Compliance
Burton SL & Hubmayr RD: Determinants of Patient-Ventilator Interactions:
Bedside Waveform Analysis, in Tobin MJ (ed): Principles & Practice of Intensive
Care Monitoring

24. Assist-Regelung, Volumen
Ingento EP & Drazen J: Mechanical Ventilators, in Hall JB,
Scmidt GA, & Wood LDH(eds.): Principles of Critical Care

25. IMV, volumenlimitiert
Ingento EP & Drazen J: Mechanical Ventilators, in Hall JB, Scmidt
GA, & Wood LDH(eds.): Principles of Critical Care

26. SIMV, volumenlimitiert
Ingento EP & Drazen J: Mechanical Ventilators, in Hall JB,
Scmidt GA, & Wood LDH(eds.): Principles of Critical Care

27. Control vs. SIMV
Kontrollierte Modi
• Jeder Atemzug wird voll
unterstützt, ungeachtet
des “Triggers”
• Über Frequenz kann
nicht “geweant” werden
• Agitierte Patienten
können hyperventilieren
• Mögl. Pat/Vent
asynchronisierung
verlangt üblicherweise
Sedation +/- Paralyse
SIMV Modus
• Vent versucht mit
Eigenatmung des Pat zu
synchronisieren
• Patient nimmt dazwischen
“eigene” Atemzüge (+/- PS)
• Potentiell erhöhte
Atemarbeit
• Pat/Vent asynchronisierung
möglich

28. Einteilung der
Beatmungsformen
Diagrammtitel
Beatmungsformen
Kontrolliert
Volumen Druck
MMV
IPPV
BIPAP
APRV
Unterstützend
SIMV CPAP/ASB
Spontan
Insufflation CPAP

29. Druck vs. Volumen
• Druckbegrenzt
– FiO2 und MAP
einstellen
(oxygenation)
– Einfluss auf die
Ventilation ist trotzdem
möglich (Frequenz,
PAP)
– Dezellerierendes flow-
muster ( PIP bei
gleichem Vt)
• Volumenbegrenzt
– Minutenventilation
einstellen
– Einfluss auf
Oxygenation ist
trotzdem möglich
(FiO2, PEEP, I-time)
– Konstantes Flow-
muster

30. Druck vs. Volumen
• Druck “Falle”
– Plötzliche Veränderung des
Volumens bei veränderter
Lungencompliance
– Kann zu Hypoventilation
oder Lungenüberblähungen
führen
– Bei akuter ETT Obstruktion
wird ein geringeres
Tidalvolumen verabreicht
• Volumen “Falle”
– Kein PIP Limit per se
(üblicherw. Haben Vent ein
oberes Drucklimit)
– Konstanter Flow produziert
höhere PIP bei gleichem
Tidalvolumen, verglichen
mit Druckkontrollierten
Modi

31. Trigger
• Wie weiß der Ventilator wann er einen
Atemhub auslösen muß? - “Trigger”
– Atemanstrengung des Pat.
– Verstrichene Zeit
• Die Atembemühung des Pat. kann als Druck
oder Flowänderung “gemessen” werden (im
Messkreislauf)

32. Wegleitung gefällig??
Druckunterstützung
• “Trigger”: Der Ventilator braucht eine
bestimmte Atemarbeit vom Patienten
• Kann Atemarbeit verringern, indem für getrig-
gerte Atemzüge Flow während der Inspiration
verabreicht wird
• Kann bei spontanen Atemzügen im IMV Modus
oder als stand alone Modus (CPAP) gegeben
werden
• Ist Flow-gesteuert

33. Fortschrittliche Modi
• Pressure-Regulated Volume Control
(PRVC)
• Volume Support
• Inverse Ratio (IRV) oder Airway-
Pressure Release Ventilation (APRV)
• Bilevel (BIPAP)
• HFOV

34. Fortschrittliche Modi
PRVC
Dieser Modus liefert ein voreingestelltes
Tidalvolumen mit jedem Atemzug mit
dem niedrigst möglichen Spitzendruck.
Nutzt dabei ein dezellerierendes
Flowmuster, was dadurch zu weniger
Lungenverletzungen führt….

35. Fortschrittliche Modi
Volumenunterstützung
– Äquivalent zum smart pressure support
– Setze ein “Ziel” Tidalvolumen fest
– Der Vent überwacht das verabreichte
Volumen und regelt die Druck-
unterstützung, um das “Ziel” mit den von
uns eingestellten Limiten zu erreichen.

36. Fortschrittliche Modi
Airway Pressure Release Ventilation
– Kann beschrieben werden, als gäbe man dem
Pattienten zwei versch. Level von CPAP
– Einzustellen sind “hoher” und “tiefer” Druck
mit “release” time
– Die Länge des “hohen” Drucks ist üblicher-
weise grösser als die des “tiefen” Drucks

37. Kurzfristige
Druckentlastung
Von einem CPAP-Niveau
Fortschrittliche Modi
Lungenvolumina
sind kleiner, gedacht
Für alveoläre Rekrutierung

38. Fortschrittliche Modi
Inverse Ratio Ventilation
– Pressure Control Mode
– I:E > 1
– Kann den MAP ohne PIP erhöhen : verbessert
die Oxygenation und limitiert Barotraumata
– Signifikantes Risiko für Air Trapping
– Patient muß wahrscheinlich tief sediert und
möglicherweise auch relaxiert werden

39. Fortschrittliche Modi
Hochfrequenzoszillatorventilation
– Extrem hohe Frequenzen (Hz = 60/min)
– Tidalvolumina < anatomischer Totraum
– Einstellen & Titrieren des Mean Airway Pressure
– Amplitude äquivalent zu Tidalvolumen
– Mechanismus des Gasaustauschs unklar
– Traditionelle “Rescue” Therapie
– Aktive Expiration

40. Fortschrittliche Modi
Hochfrequenzoszillatorventilation
– Patient sollte relaxiert sein
– Häufiges Absaugen durch Volumenverlust beim
Diskonnektieren des Patienten vom Oszillator
nicht praktikabel??
– Erhöhte Dekubitusgefährdung, da Patient nicht
regelmässig gelagert werden kann??
– Lagern und Absaugen, wie Patientenzustand es
zulässt

41. Fortschrittliche Modi
Non Invasive Positive Pressure Ventilation
– Verabreicht PS und CPAP via eng sitzender
Maske (BiPAP: bi-level positive airway
pressure)
– “Sicherheitsfrequenz” einstellbar
– Sedation kann noch immer nötig sein

42. Starteinstellungen
• Drucklimitiert
– FiO2
– Rate/Frequenz
– T-insp / I:E ratio
– PEEP
– PIP oder PAP
• Volumenlimitiert
– FiO2
– Rate/Frequenz
– T-insp / I:E ratio
– PEEP
– Tidalvolumen
Diese Einstellungen beziehen sich auf Zeit ge-
steuerte Ventilatoren. Flow gesteuerte Ventilatoren
werden in der Pädiatrie kaum benutzt

43. Starteinstellungen
• Einstellungen
– Frequenz: Starte mit “normalen” Frquenzen, 15 für
Jugendliche/ Kinder, 20-30 Babies /Kleinkinder
– FiO2: 100% und entwöhne nach unten…
– PEEP: 3-5
– Kontrollierte Beatmung (A/C) oder unterstützend
(SIMV)
– Modi ?

44. Die Wahl der Mittel
• Drucklimitiert
– FiO2
– Frequenz
– T-insp
– PEEP
– PIP
• Volumenlimitiert
– FiO2
– Frequenz
– Tidalvolumen
– PEEP
– T-insp
Tidalvolumen
( & MV) variiert
PIP ( & MAP)
variiert
MV
MAP

45. Anpassungen
• bezüglich
Oxygenation,
justiere:
– FiO2
– PEEP
– T-insp
– PIP
• bezüglich
Ventilation,
justiere:
– Frequenz
– Tidalvolumen
MAP MV

46. Einstellungen
• PEEP
wird eingesetzt, um alveolären Kollaps in
der End-Expiration zu verhindern; oder um
kollabierte Lungenareale zu rekrutieren;
kann auch die Funktion eines Stent´s haben
z.B. Tracheomalazie

47. Aber...
• Ist es wirklich so simpel ?
– Den Peep zu erhöhen, kann den Totraum
vergrössern, das HMV verringern, V/Q
Mismatch begünstigen
– Die Atemfrequenz zu erhöhen, kann zu
dynamischer Hyperinflation (auto-PEEP)
führen, was eine Verschlechterung der
Oxygenation und Ventilation bewirkt

48. Problemmanagement
• Funktioniert meine Beatmungstherapie?
–Schaue den Patienten an !!
–Höre deinem Patienten zu !!
– Pulsoxy, ABGA, EtCO2
– Thorax Rx
– Ventilator prüfen (PIP; exp.Vte ; Alarme)

49. Problemmanagement
• Bestehen Zweifel, diskonnektiere den
Patienten vom Ventilator und beginne zu
bebeuteln.
• Bebeutle mit 100% O2.
• Dies schließt den Ventilator als Problem-
Ursache aus.
• Bebeuteln von Hand kann helfen, die
Patientencompliance zu messen

50. Problemmanagement
• Atemwege zuerst: Liegt der ETT noch
richtig? Einseitig beatmet?
• Beatmung danach: Hebt sich die Brust?
AG´s vorhanden und seitengleich?
• Veränderungen? Atelektasen, Bronchospasmus,
Pneumothorax, Pneumonie?
• Kreislauf: Schock? Sepsis?

51. Problemmanagement
• Nun, es klappt noch immer nicht…..
– Richtige Einstellungen ? Richtiger Modus ?
– Sollte der Ventilator mehr Arbeit leisten ?
• Patient unfähig dies zu tun
• Ursächliches Problem verschlechtert (neues Problem?)
– Luftleck?
– Muss der Patient tiefer sediert werden ?
– Sollte der Patient extubiert werden ?
– Ventilatoren sind auch nur Menschen..(funzt Er ?)

52. Problemmanagement
• Patient - Ventilator Interaktion
– Ventilator sollte Atemanstrengungen des
Patienten erkennen (Trigger)
– Ventilator muß Patientenanspruch genügen
(Antwortzeit)
– Ventilator darf Patientenanstrengung nicht
beeinträchtigen (Synchronisation)

53. Problemmanagement
• Verbessern der Ventilation und/oder
Oxygenation
– Frequenzerhöhung (oder verringern bei Air-
Trapping)
– Vt/PAP erhöhen um Tidalvolumen zu erhöhen
– Peep erhöhen ( Alveoläres Recruitment )
– Pressure Support erhöhen und/oder Sedation
verringern um Spontanaktivität zu erhöhen

54. Kleinere Erwartungen
• Permissive Hyperkapnie
– Akzeptiere höhere PaCO2´s im Austausch für geringere
Spitzendrücke
– PH kann mittels NaBic oder anderen Puffern korrigiert
werden
• Permissive Hypoxämie
– Akzeptiere ein PaO2 von 55-65; SaO2 88-90% im
Austausch für geringeres FiO2 (<.60) und PEEP
– Sauerstoffgehalt kann beibehalten werden, mit
Hämatokritwerten > 30%

55. Adjuvante Therapien
• Bauchlage
– Re-expandiert kollabierte dorsale Lungenareale
– Der Brustkorb hat eine vorteilhaftere Compliance
Kurve in Bauchlage
– Das Herz bewegt sich weg von den Lungen
– Daraus resultiert gewöhnlich eine bessere Oxygenation
– Pflege ist erschwert (Absaugen, Rea, Dekubiti) aber
nicht unmöglich…
– Nicht jede Verbesserung ist von Dauer oder stellt sich
beim ersten Versuch ein

56. Adjuvante Therapien
• iNO Inhalation
– Vasodilator mit kurzer Halbwertszeit kann über
ETT verabreicht werden
– Dilatiert Blutgefäße die ventilierte Alveolen
versorgen und verbessert so V/Q
– Hat keine systemische Wirkung da schnelle
Inaktivierung bei Bindung an Haemoglobin
– Verbessert die Oxygenation aber nicht den
Outcome

57. Komplikationen
• Ventilator Induzierte Lungenverletzung
(VALI)
– Sauerstofftoxizität
– Barotrauma / Volutrauma
• Spitzendruck
• Plateaudruck
• Scheerkräfte (Hohe Tidalvolumina)
• PEEP

58. Komplikationen
• Kardiovaskuläre Komplikationen
– schlechterer venöser rückfluß zum re. Herz
– Verschieben des Interventrikulären Septum
– verminderter linksseitige Nachlast (gut)
– Veränderte rechtsseitige Nachlast
• Resultat…..vermindertes HMV
(üblicherweise, nicht immer und oft bemerken
wir es nicht einmal)

59. Komplikationen
• Andere Komplikationen
– Ventilator Assoziierte Pneumonie
– Sinusitis
– Analgosedierung
– Risiken assoziierter Geräte (ZVK,
Arterie)
– Ungeplante Extubation

60. Extubation
• Weaning
– Ist die Ateminsuffizienz verschwunden
oder verbessert ?
– Ist der Patient ausreichend Oxygeniert
und Ventiliert ?
– Kann das Herz die vermehrte Atemarbeit
tolerieren?

61. Extubation
• Weaning
– Reduziere den PEEP (4-5)
– Reduziere die Frequenz
– Reduziere den PIP (nach Bedarf)
• Was wir tun ist reduzieren was der
Vent macht und sehen, ob der Patient
die Differenz übernehmen kann….

62. Extubation
• Extubation
– Kontrolle der Atemwegsreflexe
– Freie obere Atemwege (Luftleck um Tubus?)
– Minimaler Sauerstoffbedarf
– Minimale Frequenz
– Minimiere Druckunterstützung (0-10/ASB)
– “Wacher ” Patient