Syndrome. Respiratory. Acute. Distress. Roman Ullrich, Christian Sitzwohl, Peter Germann

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1 Acute Respiratory Distress Syndrome Roman Ullrich, Christian Sitzwohl, Peter Germann Univ.-Klinik für Anaesthesie und Allgemeine Intensivmedizin Medizinische Universität Wien

2 ARDS - Basics Definition Sauerstoff und pao2 Kriterien Ursachen / Inzidenz Pathophysiologie Outcome

3 46a, männlich Near-drowning 1 Woche nach Aufnahme pao 2 /FiO 2 : 80

4 Fraction of inspired Oxygen (FiO 2 ) und pao 2 Raumluft: FiO 2 : 21% pao 2 : mm Hg Sättigung: % Gesunde Lunge: FiO 2 100% pao 2 : 500mmHg Sättigung: 100% Kranke Lunge: FiO2 100% pao2 < 500mmHg Index: pao2/fio2 (mmhg/ 0,21-1) Normal: 500

5 Venturimaske Empirisch gemessene Werte: 4l O 2 : FiO 2 : ca 30 % 8l O 2 : FiO 2 : ca 35% l O 2 FiO 2 ca 40%

6 Acute Lung Injury / ARDS - Kriterien Akuter Beginn Lungenröntgen: bilaterale Infiltrate PCWP: < 18 mmhg Oxygenierung (unabhängig von PEEP): pao2/fio2 < 300 mmhg = ALI pao2/fio2 < 200 mmhg = ARDS

7 Charakteristika der/des Acute Lung Injury / ARDS Dauerhafte, schwere Beeinträchtigung des pulmonalen Gasaustausches Verringerung der Lungencompliance Pulmonale Hypertension Erhöhung des Shunts Arterielle Hypoxämie Nicht kardiogenes Lungenödem

8 Beispiel pao2/fio2 Mit FiO 2 40% pao 2 : 50 mm Hg pao 2 /FiO 2: : 125 Was liegt vor?

9 ARDS - Basics Definition Sauerstoff und pao2 Kriterien Ursachen / Inzidenz Pathophysiologie Outcome

10 Acute Respiratory Distress Syndrome Verschiedene Ursachen Direkte Indirekte Eine Reaktion

11 Ursachen Direkte Haüfig Pneumonie Aspiration Seltener Lungenkontusion Embolie Beinhae ertrinken Inhalationsschaden Reperfusionsödem Indirekte Häufig Sepsis Schweres Trauma; Massivtransfusion Seltener Cardiopulmonaler Bypass Medikamentenüberdosier ung Pancreatitis

12 R. Ullrich et al. Controlled airway pressure therapy, nitric oxide inhalation, prone position and ECMO as components of an integrated approach to ARDS. Anesthesiology 1999 Direkt Pat. (Überl( Überl.) Aspiration 4 (75%) Pulmonaler Infekt 14 (86%) Beinahe-Ertrinken 1 (100%) Lungenkontusion 26 (88%) gesamt: 45 (87%) Indirekt Pat. (Überl( Überl.) Sepsis 30 (21%) Trauma(o. Thorax) 4 (75%) Massivtransfusion 3 (67%) Kardiopul. Bypass 2 (28%) gesamt: 39 (80%)

13 Inzidenz In Europa 2 16 / Einwohner Weltweit ca Fälle pro Jahr

14 ARDS - Basics Definition Sauerstoff und pao2 Kriterien Ursachen / Inzidenz Pathophysiologie Ursachen arterieller Hypoxämie Outcome

15 Normale Lunge

16 Kranke Lunge

17 Pathophysiologi e Akute Phase des ARDS NEJM 2000, 342:

18 Stadien des Lungenversagens Frühe exsudative Phase Tag Fibroproliferative Phase Tag Fibrose ab 12. Tag

19 Normale Histologie der Lunge

20 Akute Phase des ARDS Hyaline Membran NEJM 2000, 342:

21 Fibrose NEJM 2000, 342:

22 Ursachen der arteriellen Hypoxämie Intrapulmonal (häufig) V A /Q-Mismatch Shunt Diffusionsstörung Extrapulmonal (selten) Atemminutenvolumen Inspiratorischer PO 2 Herzzeitvolumen Sauerstoffverbrauch P50, Hämoglobin,pH

23 Ventilation/Perfusion

24 Hypoxisch pulmonale Vasokonstriktion Beide Lungen belüftet Linke Lunge nicht belüftet Ein-Lungen Lungen-Beatmung 40% 60% 20% 80%

25 Störung der HPV Beide Lungen belüftet Linke Lunge nicht belüftet Pneumonie 40% 60% 40% 60%

26 Störung der HPV HPV intakt HPV gestört Before OA Before OA Gust et al. Synergistic hemodynamic effects of low-dose endotoxin in acute lung injury. Am J Resp Crit Care Med 1998

27 Outcome ARDS besser - aber noch Mortalität : 65% 1997: 34% Survivors schlecht Nach 6-12 months fast normale Lungenfunktion Quality of life

28 Teil 2 Therapieformen des ARDS

29 Wesentliche Behandlungsstrategien Beatmung Nicht invasiv Invasiv Adjuvante Therapien Kinetische Therapie/Bauchlage Dehydrierung Extrakorporale Verfahren (ECMO) Keine medikamentöse Therapie etabliert

30 Formen der Beatmung Nicht Invasiv Invasiv

31 Nicht invasive Beatmung Kein Tubus Maske Helm Spontanatmend Atemerleichterung durch PEEP und hohen inspiratorischen Flow Atemarbeit unterstützt - nicht ersetzt High Flow Continuous Positive Airway Pressure = Hf-CPAP

32 Nicht invasive Beatmung Indikationen: Patient bei Bewußtsein Atemmechanisch nicht erschöpft (AF<40; paco2< 80mm Hg) Toleriert Hf-CPAP Etabliert: COPD Lungenödem Post extubation

33 Nicht invasive Beatmung

34 Nicht invasive Beatmung

35 Tubus Invasive Beatmung Patient kontrolliert beatmet = Atemarbeit ersetzt Druckkontrolliert Volumskontrolliert Patient assistiert beatmet = Atemarbeit unterstützt Augmented spontaneous breathing (ASB)

36 Beatmeter Patient

37 Ventilator - Basic settings Fraction of inspired oxygen (FiO2) Tidal Volumen (Vt) Atemfrequenz (f) Positive endexpiratory pressure (PEEP)

38 Respirator

39 Indikationen invasiver Beatmung Patient bewußtlos Atemmechanische Erschöpfung (AF>40; paco2> 80mm Hg) Anhaltende Gasaustauschstörung Toleriert Hf-CPAP nicht ARDS

40 Nebenwirkung - Barotrauma PIP > 50 cmh 2 O Hohe Tidalvolumina Verringerte Compliance Aleveolarmambranruptur Pneumothorax, Pneumomediastinum, Pneumoperitoneum, subkutanes Emphysem

41 53a, weiblich, Sepsis, ARDS, Barotrauma 10 Tage nach ARDS 4 Wochen nach ARDS

42 New Eng J Med Trial Picture

43 Moderne Beatmungstherapie Kleine Tidalvolumen 5-8 ml/kg Niedriger PIP < cmh2o Nicht physiologische, aber sichere Blutgaswerte Best PEEP Reduziere FIO2

44 PEEP und Recruitment Schweinelunge; Sufactantdepletiert; 0 PEEP Schweinelunge; Sufactantdepletiert; 5 PEEP

47 PEEP Vermeide inadäquaten PEEP < 5 und > cmh 2 O nicht effektiv PEEP cmh 2 O mit I:E 1:1 für meisten Patienten mit ARDS ausreichend Je höher FiO 2 desto höher PEEP

48 PEEP und Recruitment in vivo Halter et al. Am J Respir Crit Care Med 2003 in vivo Mikroskop von gesunden Alveolen während eines Atemzyklus Nach Lavage Recruitment Manöver (PIP 45cm H 2 O, PEEP 35cm H 2 O for 1 min)

49 PEEP und Recruitment in vivo Halter et al. Am J Respir Crit Care Med 2003 Niedriger PEEP von 5 cm H 2 O nach Lavage und Recruitment Manöver Hoher PEEP von 10 cm H 2 O nach Lavage und Recruitment Manöver

50 Gute Beatmung Tidalvolumina 7ml/kg Plateaudruck 30 cm H2O Adäquater PEEP abhängig von FiO2 Hoher CO2 kein Problem

51 Wesentliche Behandlungsstrategien Beatmung (invasiv/nicht invasiv) Adjuvante Therapien Kinetische Therapie/Bauchlage Dehydrierung Extrakorporale Verfahren (ECMO) Keine medikamentöse Therapie etabliert

52 Gravitationstherapie Rationale: Verbesserung des pulmonalen Gasaustausches durch Lagewechsel von Rücken- in Bauchlage Wirkung: Verbesserung von Ventilation zu Perfusion Verhältnis Redistribution von pulmonalem Blutfluß Effiziente Bronchialdrainage Recruitment von kollabierten Lungenarealen (transpulmonale Druck ist in Bauchlage höher)

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54 Bauchlage Blutfluß Bauch uniform Rücken Gradient Gasfüllung Bauch - uniform Rücken Won et al., CT-based assessment of regional Gradient regional pulmonary microvascular blood flow parameters.. J Appl Phys 2002

55 Bauchlage RCT N=304 Prone vs supine Min 6 hrs/d 10 Tage Overall kein Unterschied Gattinoni L. et al., Effect of prone position on survival in patients with acute respiratory distress syndrome.. N Engl J Med 2001

56 Bauchlage Verbesserte Oxygenieru ng Verbesserte s Überleben in schwerer, refraktärer Hypoxämie Gattinoni L. et al., Effect of prone position on survival in patients with acute respiratory distress syndrome.. N Engl J Med 2001

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58 Flüssigkeitsmanagement Rationale Reduktion des alveolären Ödems durch Reduktion des hydrostatischen Drucks Im Tierexperiment eindeutige Wirkung von Manipulation des hydrostatischen Drucks

59 Outcome - Dehydratation Besseres Survival in Patienten mit niedrigem PCWP N= 40, retrospektive Beobachtungsstudie Humphrey et al. Improved survival in ARDS patients associated with a reduction in pulmonary capillary wedge pressure. Chest 1990 Besseres Outcome in RCT mit Flüssigkeitsrestriktion nach EVLW N= 101, PCWP versus EVLW-Protokoll Bilanz 2,239 vs 142 Weniger EVLW, weniger Beatmungstage und ICU Tage Mitchell JP et al. Improved outcome based on fluid management in critically ill patients requiring pulmonary artery catheterization. Am Rev Respir Dis 1992

60 ECMO

61 Oxygenator Gaszufuhr Gaszufuhr Heizung Arteriell Venös Kreiselpumpe

62 Extrakorporale Membranoxygenierung CVVHF Reservoir P 1 P 2 Rollerpumpe Vena femoralis pao 2 45 mmhg paco 2 70 mmhg SaO 2 75% Wasser C Patient Oxy 1 O 2 /Luft Mischung Oxy 2 pao2 651 mmhg paco 2 28 mmhg SaO 2 100% Vena jugularis Bypass Wasser C CVVHF P 4 P 3 Arterieller Filter

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64 Mortalität an ECMO zwischen 40 and 50 % Literatur: Zilberberg MD et al. Am J Respir Crit Care Med 1998;157: Suchyta MR et al. Chest 1992;101:

65 46a, männlich Near-drowning 5 Wochen später

66 Patient 1 68 a Mann Seit 3 Tagen Fieber und purulenter Husten Dyspnoe Ansprechbar, orientiert Im LuRÖ Infiltrat li. Unterlappen AF:35; RR: 160/95; HF: 110

67 Blutgasanalyse Mit 5 l O 2 ph: 7,38 pco 2 : 32 mm Hg pao 2 : 55 mm Hg SaO 2 : 89% HCO 3 : 21 BE: -3 Na: 142 K: 3,2 Cl: 102

68 Was tun bei Patient 1 Intubieren, beatmen ECMO Heimschicken Nicht invasive Beatmung

69 Patient 2 Pat 2 Tage nach großen Bauchoperation Somnolent auf Station aufgefunden Kein Hustenreflex Rgs über beiden Lungen AF: 45; RR: 95/40; HF:120

70 Blutgasanalyse Mit 12 l O 2 ph: 7,20 pco 2 : 65 mm Hg pao 2 : 50 mm Hg SaO 2 : 86% HCO 3 : 22 BE: 23 Na: 138 K: 5,3 Cl: 98

71 Was tun bei Patient 2 Intubieren, beatmen ECMO Hände zusammenschlagen; davonlaufen Nicht invasive Beatmung

72 Conclusio ARDS schwerst lebensbedrohlich Behandlung Beatmung Invasiv Nicht invasiv Bauchlagerung Dehydratation ECMO Mortalität: 35-40%