Weaningstrategien. W. Oczenski

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1 Weaningstrategien Informationen durch den Respirator W. Oczenski Abteilung für Anästhesie und Intensivmedizin Krankenhaus der Stadt Wien-Hietzing mit neurologischem Zentrum Rosenhügel

2 Weaningstrategien Definitionen Automatische Tubuskompensation (ATC) Extubationsprediktoren (Messmanöver RSBI, P 0,1) Patient-Respirator-Asynchronie (PSV/ASAB vs. NAVA)

3 Entwöhnung vom Respirator (Weaning) Definition Kontinuierliche Übertragung der Atemarbeit und der Atemregulation vom Beatmungsgerät auf den Patienten. Jede Form der Reduktion an Beatmungsinvasivität Weaning = Extubation

4 Weaning - Definition Einfaches Weaning ( simple Weaning ) Patient kann nach dem 1. Spontanatmungsversuch (SBT) erfolgreich extubiert werden (ca. 70% der Patienten). Schwieriges Weaning ( difficult Weaning ) Erfolgreiches Weaning erfordert bis zu 3 Spontanatmungsversuche bzw. bis zu 7 Tage nach dem 1. SBT. Prolongiertes Weaning ( prolonged Weaning ) Erfolgreiches Weaning erfordert mehr als 3 Spontanatmungsversuche bzw. mehr als 7 Tage nach dem 1.SBT. Boles et al Eur Respir J 2007;29:

5 Weaning and Outcome ICU-Mortality Hospital Mortality Simple Weaning: 0-13% 0-19% Difficult Weaning: 1-11% 9-23% Prolonged Weaning: 13-42% 13-49% Funk et al. Eur Respir J 2010;35:88-94 Sellares et al. Intensive Care Med 2011;37: Penuelas et al. Am J Respir Crit Care Med 2011;184:

6 Ursachen für schwieriges Weaning bei COPD Ungleichgewicht zwischen der möglichen und der notwendigen Atemarbeit Pumpkapazität Dynamische Überblähung Energiespeicher Belastung Resistance PEEPi

7 Kontinuierliche Weaning-Strategien Derzeitige Konzepte ( KH-Hietzing-Anästhesie ) BIPAP/(ATC) BIPAP/(ATC) PSV/(ATC) CPAP + (ATC) PPS/(ATC) NAVA P A T T I E N T R E S P I R A T O R Extubation

8 BIPAP and spontaneous breathing Long-Term Effects BIPAP PCV Length of MV (d) * Length of intubation (d) * ICU-stay (d) * Putensen Am J Respir Crit Care Med 2001;164:43 * p < 0,05

9 Atrophy of Diaphragm Fibers in Controlled Mechanically Ventiated Humans Conclusion: The combination of hours of complete diaphragmatic inactivity and controlled mechanical ventilation results in marked atrophy of human diaphragmatic myofibers. Levine S et al. N Engl J Med 2008;358:

10 Weaning-Strategien Augmentierende Atemhilfen Automatische Tubuskompensation (ATC)?

11 Inspiratory Pressure Support and WOBadd caused by the Endotracheal Tube 12 WOB (J/min) PS 12 PS 8 PS 4 PS 0 Extub. Brochard et al. Anesthesiology 1991; 75:

12 Pressure Support Ventilation (PSV) Geringe Insp.-Anstrengung Ventilatorischer Bedarf niedrig 15 Heftige Insp.-Anstrengung Ventilatorischer Bedarf hoch 15 Ptrach Ptrach 5 PSV 5 PSV 0 PEEP 0 PEEP Beginn der Insp. -10 Beginn der Insp. Stocker et al Intensivmed (1999);36 (Suppl):50-54

13 Automatische Tubuskompensation (ATC) Funktionsprinzip Paw Druckabfall abhg. von: Durchmessser u. Länge des Tubus inspiratorischer Flow P ETT = flußabhängiger Druck= abfall über dem Tubus Ptrach Erhöhung der inspiratorischen Druckunterstützung um P ETT = P ATC = K Tubus x V 2

14 Pressure Support Ventilation (PSV) Heftige Insp.-Anstrengung ohne ATC Heftige Insp.-Anstrengung mit ATC ATC Ptrach Ptrach PSV PSV PEEP 0 PEEP -5 Beginn der Insp. -5 Beginn der Insp. Stocker et al Intensivmed (1999);36 (Suppl):50-54

15 Automatische Tubuskompensation (ATC) Ppeak Pplat = P

16 Automatic Tube Compensation (ATC) WOBadd (mj/l) 1400 normal inspiratory effort increased inspiratory effort IPS 15 IPS 10 IPS 5 ATC Fabry et al. Intensive Care Med. 1997; 23:

17 Extubation outcome following a spontaneous breathing trial with ATC versus CPAP CPAP/ATC CPAP p-value Criteria for 82% 65% 0.04 extubation Reintubation 14% 24% 0.28 Cohen et al. Crit Care Med. 2006;34:

18 Weaning-Strategien Wann ist der optimale Extubationszeitpunkt??

19 Weaning-Strategien Entwöhnungsprotokolle Tägliche Durchführung standardisierter Tests zur Feststellung der Spontanatmungsfähigkeit und des frühestmöglichen Extubationszeitpunktes Objektivierung und Verkürzung der Weaning-Phase Kollef et al. Crit Care Med 1997;25: Ely et al. N Engl J Med 1996;335:

20 Beispiel eines Weaning-Protokolls Algorithmus der Entwöhnung von der Beatmung Tägliche Evaluierung der respiratorischen Situation Bereit zur Entwöhnung Ready for STB Nicht Bereit zur Entwöhnung Spontanatmungsversuch (SBT) Graduelles Weaning Erschöpfung Schrittweise Reduktion der Druckunterstützung Toleranz Extubation Extubationsprädiktoren RSBI P 0,1 Modifiziert nach Kuhlen: Jahrbuch Intensivmedizin 2004

21 Weaning-Protokoll (IBST - Anästhesie - KH-Hietzing) Spontanatmungsversuch ( SBT ): CPAP-trial (T-CPAP/ATC) mit 6 mbar PEEP Dauer: 120 Minuten Zielgrößen Messmanöver RSBI: < P 0,1: < 5 mbar Modifiziert nach Kuhlen: Jahrbuch Intensivmedizin 2004

22 Predictors of Weaning Outcome Rapid Shallow Breathing Index f/vt < 100 > 100 weaning success weaning failure Yang et al. N Engl J Med 1991;324: Sellares et al. Minerva Anestesiol 2012;78:

23 Paradoxe Atmung Inspiratorische Einziehung des Abdomens Zeichen für ein sich schwach kontrahierendes Zwerchfell Negativer Pleuradruck überträgt sich auf das Abdomen und zieht es ein!

24 Okklusionsdruck P 0,1 Maß für den zentralen Atemantrieb Insp.-Ventil geschlossen Druck 100 msec Insp.-Ventil öffnet CPAP - 0,5 mbar P1 Zeit P = 0,1 P2

25 Predictors of Weaning Outcome Airway Occlusion Pressure (P 0,1) P 0,1 < 6 Ziel: < 5 mbar > 6 weaning success weaning failure Sassoon. Am Rev Resp Dis 1987; 135:107

26 Predictors of Extubation Outcome Predictor Sensitivity Specificity f 0,97 0,30 VT 0,94 0,40 f/vt (<100) 0,97 0,40 P 0,1 0,97 0,40 P 0,1x f/vt 0,97 0,60 Sassoon. Am Rev Resp Dis 1993;148:860

27 Weaning-Strategien Limitationen von Weaning-Protokollen Fixe Cut-off -Werte von Extubationsprädiktoren problematisch, da auch von Grundkrankheit und extrapulmonalen Organfunktionen abhängig: RSBI (f/vt) P 0,1

28 Risk Factors for Extubation Failure in Patients Following a Successful Spontaneous Breathing Trial Reintubation rate by RSBI group Frutos-Vivar F et al. Chest 2006;130: Frutos-Vivar F. et.al. Chest 2006;130:

29 Predictors of Extubation Outcome Predictor Sensitivity Specificity f/vt (< 100) 0,94 0,4-0,6 f/vt (< 80) 0,81 0,8 f/vt (< 65) 0,9 0,89 Sassoon et al. Am Rev Resp Dis 1993;148:860 Jaescke et al. Crit Care Med 1997;25: Rivera and Weismann. Anesth Analg. 1997;84:

30 Predictors of Weaning Outcome Maximal Inspiratory Force (MIF) Negative Inspiratory Force (NIF) MIF < - 30 mbar > - 20 mbar weaning success weaning failure Savi et al. J Crit Care 2012;27:221; Sahn et al. Chest 1973; 63: 868

31 Weaning bei COPD-Patienten

32 Pathophysiologie der COPD Ende der Exspiration Beginn der Inspiration Dynamische Kompression Isometrische Atemarbeit Exspiratorische Flusslimitierung PEEPi PEEPi PEEPi PEEPi Endexspiratorischer Restflow Flowumkehr Oczenski Atmen-Atemhilfen; 9. Auflage; Thieme 2012

33 Pressure Support Ventilation (PSV) und COPD Druck (mbar) Insp. Exsp. PEEP Zeit (sec) Flow (L/min) Zeit (sec) Endexspiratorischer Restflow PEEPi

34 Druckregulierte Beatmung (PCV/PSV) Flow-Zeit-Diagramm bei hoher Resistance respiratorischen Systems NNormale Resistance R e nce Flo w (l/m in ) Abnahme des insp. und exsp. Spitzenflows ZE IT ( s ) Flach verlaufende insp. und exsp. Flowkurven Endinspiratorischer Flowabbruch (bei druckkontrollierter Beatmung) Endexspiratorischer Restflow Intrinsischer PEEP E Erhöhte ResistanceR c e Flow (l/m in) Endinspiratorischer Flowabbruch Z E IT (s ) Endexspiratorischer Restflow Intrinsic PEEP Oczenski. Atmen-Atemhilfen, 9. Auflage, Thieme 2012

35 Pressure Support Ventilation (PSV) und COPD Desynchronisation zw. Patient und Respirator Insp.Pat. > PSV-Hübe Druck Insp. Exsp. Insp. PSV PSV PEEPi PEEPe Zeit

36 Patient-Respirator-Interaktion unter PSV Desynchronisation: Druck (m bar) Oczenski Atmen-Atemhilfen; 9. Auflage; Thieme 2012 Abb. 16

37 Monitoring of the Patient-Ventilator Interaction at the Bedside Patient-ventilator asynchrony occurs in up to 25% of COPD-patients on assisted mechanical ventilation! de Wit M. Respir Care 2011;56:61-68, Verbrugghe et al Respir Care 2011;56:

38 Patient-Respirator-Interaktion unter PSV Desynchronisation: AF (Impedanzmessung) > AF (Maschinenmonitoring) (Jede Einatembemühung) (nur getriggerte Atemhübe) Spontane Atemfrequenz am Hämodynamikmonitor Spontane Atemfrequenz am Respirator Oczenski Atmen-Atemhilfen; 9. Auflage; Thieme 2012 Abb. 16

39 Pressure Support Ventilation (PSV/ASB) Ursachen für Desynchronisation: Trigger (A) Druckanstiegsgeschwindigkeit (B) Inspirationsdruck (C) E Ende der Druckunterstützung = Cycling (D) PEEP-Niveau (E) Gentile M. Respiratory Care 2011;56:52-57

40 Pressure Support Ventilation (PSV) Drucktrigger: Flowtrigger: 0,5 mbar unter PEEP 2-3 l/min Triggerschwelle zu hoch: Muscle fatigue Desynchronisation Triggerschwelle zu niedrig: Selbsttriggerung

41 Pressure Support Ventilation (PSV) Steilheit des Druckanstieges ( Rampe ) empfohlener Bereich: < 0,2 sec Rampe flach Atemarbeit Desynchronisation Rampe steil Atemarbeit

42 Pressure Support Ventilation (PSV) Druck (mbar) dp/dt Insp. PSV eff. Exsp. PEEPi Flache Rampe PEEP Vmax Zeit (sec) Flow (L/min) 25% Vmax Phasenverschiebung nach rechts Zeit (sec) Spontane Inspiration

43 Pressure Support Ventilation (PSV) Einfluß der Druckanstiegszeit (T 0,1-2,0) auf die Atemarbeit (mj/l) T 0,1 T 0,5 T 1,0 T 1,5 T 2,0 n. COPD-Pat COPD-Pat Sydow et al. Anaesthesist 1996; 45:

44 Pressure Support Ventilation (PSV) P Druck (mbar) Insp. Exsp. Flow (L/min PEEP Vmax Zeit (sec) 40% Inspiratorisches Zyklusende = 25% Variables Flowabschaltkriterium Zeit (sec) Verminderunmg von PEEPi

45 Cycling of the Mechanical Ventilator Breath Gentile M. Respiratory Care 2011;56:52-57

46 Impact of Expiratory Trigger Setting on Delayed Cycling and Inspiratory Muscle Workload ET 10 ET 25 ET 50 ET 70 RR Vent (b/min) 14,8 16,2 18,6 22,2 RR Pat (b/min) 23, ,8 24,4 IE ineff 9,1 6,9 4,9 2,1 PEEPi (cmh2o) 6,5 5,4 4,7 4,8 PTPt (cmh2o. s) 2,09 2,1 1,5 0.9 VT (L) 0,62 0,61 0,55 0,46 Tassaux et al. Am J Respir Crit Care Med 2005;172:

47 Inspiratory effort during PSV in COPD patients VT (ml/kg) PSV b PSV + 5 mbar PSV - 5 mbar 3 0 Ti Te Time (s) Nava et al. Intensive Care Medicine 1995;21:871-79

48 Triggerschwelle und PEEPi Druckerniedrigung P = PEEPi + Ptrigger Druck (mbar) Inspiration Inspiration 20 PSV PSV 8 PEEPi 0 PEEPe Zeit (s)

49 Ösophagusdruckmessung Insp. Flow Isometrische Atemarbeit Pös PEEPi Zeit Beginn der Inspiration Pös = Pleuradruckerniedrigung

50 Ineffective triggering predicts increased duration of mechanical ventilation Ineffective Triggering Index (ITI) ITI > 10% (n=16) ITI < 10% (n=44) MV duration 10 d 4 d * ICU stay 8 d 4 d ** Hospital stay 21 d 8 d + ICU Mortality 25% 14% * p = ** p = p = 0.03 p = 0.31 de Wit et al. Crit Care Med 2009;37:

51 Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA) Funktionsprinzip Das NAVA-Prinzip beruht auf der neuronalen Abnahme eines Phrenikussignals ( Edi = electric diaphragmatic impulse) Über eine modifizierte Magensonde wird die elektrische Aktivität des Zwerchfells erfasst und an den Respirator weitergeleitet. Die neuro-ventilatorische Kopplung von Zwerchfell und Respirator erfolgt ohne zeitliche Verzögerung (= Neuronale Triggerung) Pneumatik-unabhängige Triggerung

52 Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA) Funktionsprinzip Gesunde Atempumpe Erschöpfte Atempumpe Das Edi-Signal verhält sich direkt proportional zum Ermüdungsgrad der Atempumpe Proportionale Druckunterstützung: Pinsp = Edi Peak (µv) x NAVA-Pegel (µv/mbar)

53 Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA) Funktionsprinzip Druckunterstützung: Das Edi-Signal verhält sich indirekt proportional zur Höhe des NAVA-Pegels. Entlastung der Atempumpe ( unloading of the respiratory muscles Verbrugghe et al. Respir Care Med 2011;56:

54 Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA) Online-Monitoring der elektromyographischen Zwerchfellaktivität Maquet-Servo-i

55 Patient-Respirator-Asynchronie unter PSV Karagiannidis et al. DIVI 2010;2:50-55

56 Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA) Karagiannidis et al. DIVI 2010;2:50-55

57 Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA) Vorteil der Pneumatik-unabhängigen Triggerung: Bessere Synchronisation zwischen Patient und Respirator, da Respirator und Zwerchfellmuskulatur über dasselbe elektrische Signal gesteuert werden.

58 Komplexität der Entwöhnung Wege von der Beatmung zur Spontanatmung Angehörige Stress Respirator (Modi) Analgosedierung Pflegekraft Patient Arzt Grunderkrankung Neuro-Psychologie Physiotherapie Atemtherapie Mobilisation Co-Morbidität Extrapulmonale Organfunktionen

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