Druckgesteuerte Beatmung

Die frühzeitige Anwendung von PCV im klinischen Verlauf eines Patienten kann die Ergebnisse verbessern.

Marshall L. Post, RRT

Die Überdruckbeatmung (im Gegensatz zur Unterdruckbeatmung) ist seit den späten 1950er Jahren der grundlegende Ansatz für die mechanische Beatmung. Bei den frühesten Überdruckbeatmungsgeräten musste der Bediener einen bestimmten Druck einstellen. Die Maschine lieferte Durchfluss, bis dieser Druck erreicht war. Zu diesem Zeitpunkt ging das Beatmungsgerät in die Exspiration über, wodurch das abgegebene Atemvolumen davon abhängig wurde, wie schnell der voreingestellte Druck erreicht wurde. Alles, was regionale Veränderungen der Compliance (z. B. Patientenposition) oder des Widerstands (z. B. Bronchospasmus) verursachte, führte zu einer unerwünschten – und oft unerkannten – Abnahme des abgegebenen Atemzugvolumens (und anschließend einer Hypoventilation) aufgrund des vorzeitigen Zyklusvorgangs der Maschine in die Exspirationsphase.

Die Volumenzyklus-Beatmung (VC) wurde Ende der 1960er Jahre eingeführt. Diese Art der Beatmung garantiert ein konsistentes, vorgeschriebenes Atemzugvolumen und ist seit den 1970er Jahren die Methode der Wahl. Obwohl das Atemzugvolumen bei volumenzyklierter Beatmung einheitlich ist, führen Änderungen der Compliance oder des Widerstands zu einem Anstieg des in der Lunge erzeugten Drucks. Dies kann Barotrauma und Volutrauma verursachen. In gewissem Sinne schuf die Lösung des Problems der Hypoventilation das Problem des übermäßigen Drucks / Volumens.

DRUCKREGELUNG

Die meisten Beatmungsgeräte der neueren Generation sind mit dem druckgesteuerten Beatmungsmodus (PCV) erhältlich. Bei der PCV ist der Druck der kontrollierte Parameter und die Zeit das Signal, das die Inspiration beendet, wobei das abgegebene Atemvolumen durch diese Parameter bestimmt wird. Der höchste Fluss wird zu Beginn der Inspiration bereitgestellt, wodurch die oberen Atemwege zu Beginn des Inspirationszyklus aufgeladen werden und mehr Zeit für den Druckausgleich bleibt. Die Strömung verlangsamt sich exponentiell in Abhängigkeit des ansteigenden Drucks, und der voreingestellte Inspirationsdruck wird für die Dauer der vom Bediener eingestellten Inspirationszeit beibehalten.

KLINISCHE VORTEILE

Beatmungs- / Perfusionsfehlpaarungen treten häufig in Lungen mit geringer Compliance auf, wie sie beim Atemnotsyndrom (ARDS) bei Erwachsenen auftreten. Wenn einige Lungeneinheiten eine geringere Compliance aufweisen als andere, folgt das mit einer konstanten Durchflussrate abgegebene Gas (wie das üblicherweise bei herkömmlicher Volumenbeatmung verabreicht wird) dem Weg des geringsten Widerstands. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Belüftung. Wenn die Compliance in anderen Lungeneinheiten abnimmt, tritt eine weitere Fehlverteilung des Atems auf. Die am besten konformen Lungeneinheiten werden überventiliert und die am wenigsten konformen Lungeneinheiten bleiben unterventiliert, was zu einer Fehlanpassung von Beatmung / Perfusion führt. Dies führt häufig zu hohen lokalen Beatmungsdrücken und erhöht das Potenzial für Barotrauma.

Es wurde postuliert1, dass der hohe anfängliche Spitzenfluss und das verlangsamende inspiratorische Flussmuster In PCV kann zur Rekrutierung zusätzlicher Lungeneinheiten und zu einer verbesserten Belüftung der Alveolen führen (mit verlängerten Zeitkonstanten). Diese verzögernde Strömungswellenform führt zu einem laminareren Luftstrom am Ende der Inspiration, mit einer gleichmäßigeren Verteilung der Beatmung in Lungen mit deutlich unterschiedlichen Widerstandswerten von einer Region der Lunge zur anderen.2

Die Wellenformanalyse ermöglicht es dem Kliniker, die Inspirationszeit zu optimieren und die Fehlanpassung von Beatmung / Perfusion weiter zu reduzieren. Die ideale Inspirationszeit ermöglicht es, dass sowohl inspiratorische als auch exspiratorische Ströme bei mechanischen Atemzügen 0 l / min erreichen (Abbildung 1, Seite 74). Wenn die Inspirationszeit für mechanische Atemzüge zu kurz ist, wechselt das Beatmungsgerät in die Exspirationsphase, bevor der Inspirationsdruck ausreichend Zeit zum Ausgleich hat. Dies führt zu einem verringerten inspirierten Atemzugvolumen (Abbildung 2, Seite 74). Durch Verlängerung der Inspirationszeit in sehr kleinen Schritten ist es möglich, das abgegebene Atemzugvolumen zu erhöhen und die Alveolarventilation zu erhöhen. Es ist jedoch Vorsicht geboten, um eine zu starke Verlängerung der Inspirationszeit zu vermeiden; wenn es zu lang ist, erreicht der Exspirationsfluss nicht 0 l / min (Ausgangswert), bevor das Beatmungsgerät in die Inspirationsphase übergeht (Abbildung 3, Seite 74). Dies weist auf das Vorhandensein eines intrinsischen positiven endexspiratorischen Drucks (PEEP) oder autoPEEP hin (quantifiziert dies jedoch nicht).

Wenn die Inspirationszeit bis zu dem Punkt verlängert wird, an dem autoPEEP erzeugt wird, kann sich ein reduziertes Atemzugvolumen ergeben. Eine Methode zum Erreichen der optimalen Inspirationszeit besteht darin, die Inspirationszeit in Intervallen von 0,1 Sekunden zu erhöhen, bis das ausgeatmete Atemzugvolumen abnimmt. Zu diesem Zeitpunkt sollte die Inspirationszeit um 0,1 Sekunden verringert und aufrechterhalten werden.3

Eine weitere mögliche Gefahr einer zu langen Inspirationszeit ist ein hämodynamischer Kompromiss aufgrund eines erhöhten intrathorakalen Drucks. PCV führt in der Regel zu einem höheren mittleren Atemwegsdruck. Einige Forscher haben diesen Anstieg des intrathorakalen Drucks mit einem hämodynamischen Kompromiss in Verbindung gebracht, der durch eine verminderte Herzleistung gekennzeichnet ist4 und ein signifikant reduzierter Herzindex.5

Gelegentlich (insbesondere bei einer hohen voreingestellten Atemfrequenz) kann beim Einatmen oder Ausatmen kein Nulldurchfluss erreicht werden, was zu einem Paradoxon führt (Abbildung 4, Seite 74). Der Kliniker muss entscheiden, ob die Inspirations- oder Exspirationszeit verlängert werden soll, um das wünschenswerteste Atemzugvolumen und die hämodynamischen Ergebnisse für den jeweiligen Patienten zu erzielen.

Die Formen der Beatmungswellenformen können signifikante Veränderungen aufweisen, wenn sich der Zustand der erkrankten Lunge ändert, manchmal in sehr kurzer Zeit. Aus diesem Grund ist eine sorgfältige und konsequente Überwachung des Fluss-Zeit-Verlaufs wichtig. Die Überwachung des Atemzugvolumens ist ebenfalls wichtig. Im Vergleich zur Volumenbeatmung ist bei PCV keine Atemzugvolumengarantie vorhanden. Patienten können hypo- oder hyperventiliert sein, wenn Veränderungen der Compliance und Resistenz auftreten.

VORTEILE VON PCV

Verbesserte V / Q-Übereinstimmung

PCV wurde am häufigsten bei Patienten wie ARDS angewendet, die eine signifikant reduzierte Lungencompliance aufweisen, die durch hohe Beatmungsdrücke und Verschlechterung gekennzeichnet ist Hypoxämie trotz eines hohen Anteils an eingeatmetem Sauerstoff (Fio2) und PEEP.1,3,4,6-9 Durch die Abgabe des mechanischen Atems mit einem exponentiell verzögernden Strömungsmuster ermöglicht PCV, dass der Druck während einer voreingestellten Zeit über die Lungeneinheiten ausgeglichen wird, was zu einem signifikant reduzierten Druck und einer verbesserten Verteilung der Beatmung führt. Dies senkt das Risiko eines Barotraumas, das auf die hohen Drücke zurückzuführen ist, die häufig zur Beatmung dieser Patienten erforderlich sind.

Studien1,6-9 legen nahe, dass PCV die arterielle Sauerstoffversorgung und Sauerstoffzufuhr zu den Geweben verbessert. Eine mögliche Erklärung für diese verbesserte Sauerstoffversorgung ist, dass PCV eine Zunahme der Alveolarrekrutierung mit einer Verringerung des Rangierens und der Totraumbeatmung verursacht.3 Da eine verbesserte Sauerstoffversorgung mit einem erhöhten mittleren Atemwegsdruck verbunden war,2,6,9 sollte dieses mittlere Druckniveau vor der Umstellung auf PCV aufgezeichnet werden; Anpassungen der PEEP-Werte und der Inspirationszeit (wenn möglich) sollten vorgenommen werden, um einen konsistenten mittleren Atemwegsdruck aufrechtzuerhalten. Einige Autoren schlagen auch vor, dass autoPEEP eng mit der Sauerstoffversorgung verbunden ist5 und empfehlen, autoPEEP als primäre Kontrollvariable für die Sauerstoffversorgung zu verwenden.10

Extrem hoher Atemwegswiderstand, wie er bei schweren Bronchospasmen auftritt, führt zu schwerwiegenden Ventilations- /Perfusionsfehlanpassungen. Der hohe Atemwegswiderstand verursacht einen sehr turbulenten Gasfluss, der hohe Spitzendrücke und eine sehr schlechte Verteilung der Belüftung erzeugt. Die exponentiell verzögernde Wellenform des PCV erzeugt am Ende der Inspiration einen laminareren Luftstrom. Die Verabreichung des Atems über einen festgelegten Zeitraum „schient“ die Atemwege, so dass eine gleichmäßigere Verteilung der Beatmung auf die am Gasaustausch beteiligten Lungeneinheiten erfolgen kann.

Verbesserte Synchronität

Gelegentlich übersteigt der Inspirationsflussbedarf eines Patienten die Durchflusskapazität des Beatmungsgeräts bei VC-Beatmung. Wenn das Beatmungsgerät wie bei der herkömmlichen Volumenventilation auf ein festes Flussmuster eingestellt ist, passt es den Inspirationsfluss nicht an die Flussbedürfnisse des Patienten an. Bei PCV passt das Beatmungsgerät die Flussabgabe und die Patientennachfrage an, wodurch mechanische Atemzüge wesentlich komfortabler werden und häufig der Bedarf an Beruhigungsmitteln und Gelähmten verringert wird.

Niedrigere Atemwegsspitzendrücke

Die gleiche Einstellung des Atemzugvolumens, die von PCV im Vergleich zu VC abgegeben wird, führt zu einem niedrigeren Atemwegsspitzendruck. Dies ist eine Funktion der Form der Strömungswellenform und kann die geringere Inzidenz von Barotrauma und Volutrauma mit PCV erklären.

ANFANGSEINSTELLUNGEN

Bei PCV kann der anfängliche Inspirationsdruck als Volumen-Beatmungsplateaudruck minus PEEP eingestellt werden. Die Einstellungen für Atemfrequenz, Fio2 und PEEP sollten mit denen für die Volumenbeatmung übereinstimmen. Inspirationszeit und inspiratorisches zu exspiratorischem (I: E) Verhältnis werden basierend auf der Fluss-Zeit-Kurve bestimmt. Wenn PCV jedoch für einen hohen Inspirationsfluss und einen hohen Atemwegswiderstand verwendet wird, sollte der Inspirationsdruck auf einem relativ niedrigen Niveau (normalerweise < 20 cm H) gestartet WERDEN2O) und Inspirationszeit sollte relativ kurz sein (normalerweise < 1.25 Sekunden bei Erwachsenen), um zu hohe Atemzugsmengen zu vermeiden.

Bei der Änderung einer der Beatmungsgeräteeinstellungen ist sorgfältig zu berücksichtigen, welche Auswirkungen die Änderung auf andere Variablen hat. Wenn Sie den Inspirationsdruck oder die Inspirationszeit ändern, ändert sich das abgegebene Atemzugvolumen. Das Ändern des I: E-Verhältnisses ändert die Inspirationszeit und umgekehrt. Halten Sie beim Ändern der Atemfrequenz die Inspirationszeit konstant, um das Atemzugvolumen nicht zu ändern, obwohl dies das I: E-Verhältnis ändert. Beachten Sie bei Änderungen immer die Fluss-Zeit-Kurve (zur sofortigen Bestimmung der Auswirkung der Änderung auf die Atemdynamik). Achten Sie auf Änderungen der Sauerstoffversorgung, wenn Sie Variablen manipulieren, die den mittleren Atemwegsdruck verändern könnten. Eine Erhöhung des PEEP unter Beibehaltung eines konstanten Atemwegsspitzendrucks – dh eine Verringerung des Inspirationsdrucks um den gleichen Betrag wie die Erhöhung des PEEP – führt zu einer Abnahme des abgegebenen Atemzugvolumens. Umgekehrt führt eine Abnahme des PEEPS bei konstantem Atemwegsspitzendruck zu einer Zunahme des abgegebenen Atemzugvolumens.

ÜBERGANG ZU PCV

In unserer Einrichtung scheint ein früher Übergang zu PCV für Personen mit einem Risiko für Lungenkomplikationen (ARDS, Aspirationspneumonie und dergleichen) die Ergebnisse verbessert zu haben, indem einige der mit der mechanischen Beatmung verbundenen Gefahren wie Barotrauma verhindert werden. Zukünftige Studien sollten die Rolle von PCV früh im klinischen Verlauf eines Patienten untersuchen, wenn das Atemversagen weniger schwerwiegend sein kann und der physiologische Gesamtzustand besser sein kann.

Verbesserung nach Beginn der PCV ist nicht immer sofort. Obwohl ein verringerter maximaler Atemwegsdruck häufig sofort beobachtet wird, können andere Verbesserungen erst nach einigen Minuten oder Stunden auftreten. Beispielsweise kommt es häufig zu einer anfänglichen Abnahme der Sauerstoffsättigung, da zuvor unterlüftete Einheiten am Gasaustausch teilzunehmen beginnen, was zu einer sofortigen Fehlanpassung der Beatmung / Perfusion führt. In Ermangelung von Anzeichen eines hämodynamischen Kompromisses wird vorgeschlagen, den Patienten in PCV zu belassen, bis eine vollständige Stabilisierung möglich ist.

Inverse I:E-Verhältnisse sind nicht immer notwendig. Frühe veröffentlichte Berichte6,8,10 zeigten, dass inverse I: E-Verhältnisse immer mit PCV verwendet werden sollten. Neuere veröffentlichte Berichte3,5 haben den Nutzen dieses Konzepts in Frage gestellt. Es wurde viel über die Auswirkungen von inversen I: E-Verhältnissen auf hämodynamische Parameter wie Herzzeitvolumen und Lungenkapillarkeildruck geschrieben. Einige Untersucher1,6,8 haben festgestellt, dass PCV wenig oder keinen Einfluss auf hämodynamische Variablen hat, während andere4,5 deuten auf signifikante Auswirkungen auf diese Parameter hin.

Eine kürzlich durchgeführte Studie3 ergab, dass die Verwendung eines inversen I: E-Verhältnisses nicht allgemein erforderlich ist. Nachteilige hämodynamische Effekte von inversen I: E-Verhältnissen variieren von Patient zu Patient. Unabhängig davon, ob inverse Verhältnisse verwendet werden oder nicht, sollten einzelne hämodynamische Parameter so weit wie möglich überwacht und Korrekturmaßnahmen ergriffen werden, wenn nachteilige Auswirkungen auftreten. Beispielsweise erfordert ein hoher autoPEEP eine Erhöhung der E-Zeit mit entweder einer Verringerung der Atemfrequenz oder einer Erhöhung des I: E-Verhältnisses (von 1: 1 auf 1: 1,5).

FAZIT

Aktuelle Mikroprozessor-Beatmungsgeräte haben uns die Möglichkeit gegeben, eine alte Form der Beatmung mit viel größerer Sicherheit und Effizienz zu überdenken. Studien über PCV werden in der medizinischen Literatur immer häufiger, und es werden günstige Ergebnisse für das gesamte Patientenspektrum berichtet, von pädiatrischen bis hin zu erwachsenen Populationen. Um mit der PCV-Informationsexplosion Schritt zu halten und diesen Beatmungsmodus sicher und effizient anzuwenden, sollten RCPs ein gründliches Verständnis der grundlegenden Konzepte von PCV haben.

Marshall L. Post, RRT, ist Senior Adult Critical Care Respiratory Therapist in der Abteilung für Atemwegserkrankungen am Wesley Medical Center, Wichita, Kan, und ist Ausbilder im Atemtherapieprogramm am Kansas Newman College, Wichita.

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