1 Patofyziologické principy respirační insuficience, oxygenoterapie a umělé plicní ventilace MUDr. MSc. Michal Šitina, PhD. Ústav patologické fyziologie, MUNI Anesteziologicko-resuscitační klinika, FNUSA Oddělení biostatistiky, ICRC-FNUSA Zápatí prezentace2 Obsah3 Obsah semináře 1. Patofyziologické mechanizmy respirační insuficience 2. Principy umělé plicní ventilace 3. Patofyziologie aplikací UPV v klinických situacích 4. Exaktní promyšlení mechanizmů respirační insuficience Obsah4 Patofyziologické mechanizmy respirační insuficience Princip spontánního dýchání ▪ tlak v oblasti rtů přibližně 0 ▪ aktivní nádech ▪ bránice, mezižeberní svaly ▪ negativní nitrohrudní tlak ▪ spontánní výdech ▪ pozitivní nitrohrudní tlak Základy respirační fyziologie a patofyziologie6 Fyzikální principy ▪ rezistence (odpor) ▪ compliance (poddajnost) ▪ tlak vs. rozdíl tlaků Základy respirační fyziologie a patofyziologie7 Podstatné veličiny a termíny ▪ FiO2 (21 %) ▪ PaO2 (> 80 mmHg, hypoxémie vs. hypoxie) ▪ PaCO2 (35-45 mmHg, hypo/normo/hyperkapnie) ▪ dechový objem (≈ 500 ml) ▪ dechová frekvence (≈ 12-16/min) ▪ anatomický mrtvý prostor (150 ml) Základy respirační fyziologie a patofyziologie8 Respirační insuficience ▪ 1. typu – oxygenační dysfunkce - hypoxémie bez hyperkapnie ▪ 2. typu – ventilační dysfunkce – hyperkapnie + hypoxémie Mechanizmy respirační insuficience ▪ globální hypoventilace ▪ porucha difuze přes alveolokapilární membránu ▪ mrtvý prostor ▪ intrapulmonální (či extrapulmonální) zkrat ▪ ventilačně-perfúzní nepoměr (V/Q mismatch) Základy respirační fyziologie a patofyziologie9 Mechanismy respirační insuficience ▪ hypoventilace, porucha difuze, mrtvý prostor, zkrat, V/Q mismatch Kapnometrie ▪ monitorace dýchání ▪ 100 % potvrzení správnosti intubace PaCO2 x EtCO2 = CO2-gap ▪ roste s plicní patologií x x Oxygenoterapie12 Oxygenoterapie ▪ podávání kyslíku ▪ princip: zvýšení FiO2 ▪ koriguje hypoxémii ▪ nekoriguje či dokonce zhoršuje hyperkapnii ▪ někdy je téměř bez efektu Oxygenoterapie13 Oxygenoterapie ▪ Někdy zhoršuje hyperkapnii? Proč? ▪ Někdy je téměř bez efektu? Proč? Obsah14 Principy umělé plicní ventilace Umělá plicní ventilace15 Umělá plicní ventilace ▪ ventilace pomocí ventilátoru, který zčásti nebo zcela přebírá dechovou činnost pacienta ▪ cíle ▪ úprava oxygenace ▪ úprava hyperkapnie ▪ snížení dechové práce ▪ oběhová stabilizace ▪ ochrana dýchacích cest ▪ provedení operace ▪ … Princip umělé plicní ventilace ▪ aktivní inspirium ▪ pozitivní přetlak v dýchacích cestách vytváří ventilátor ▪ pasívní exspirium ▪ jako u spontánního dýchání Umělá plicní ventilace17 Princip umělé plicní ventilace Umělá plicní ventilace18 Co můžeme u ventilátoru nastavit? FiO2 PEEP dechová frekvence poměr trvání inspirium/exspirium dechový objem vrcholový tlak hladina triggerování Umělá plicní ventilace19 Co monitorujeme? SaO2 krevní plyny EtCO2 tlak průtok objem Umělá plicní ventilace20 Monitorace UPV Analýza křivek UPV ▪ režimy UPV ▪ objemově řízená ▪ tlakově řízená ▪ tlaková podpora ▪ SIMV ▪ … Umělá plicní ventilace22 objemově řízená ventilace (CMV) ▪ nastavenou jsou ▪ dechová frekvence ▪ dechový objem ▪ délka inspiria ▪ délka inspirační pauzy Umělá plicní ventilace23 objemově řízená ventilace (CMV) ▪ nastavenou jsou ▪ dechová frekvence ▪ dechový objem ▪ délka inspiria ▪ délka inspirační pauzy Umělá plicní ventilace24 PCV Umělá plicní ventilace25 PCV Umělá plicní ventilace26 Křivky UPV Umělá plicní ventilace27 CPAP/PSV Umělá plicní ventilace28 PCV versus PSV PEEP (positive end-expiratory pressure) ▪ nejnižší tlak v dýchacích cestách ▪ zabraňuje kolabování alveolů a bronchů ▪ příliš nízký i příliš vysoký PEEP škodí ➢ nutné najít optimum Vliv PEEPu na provzdušnění plic Umělá plicní ventilace31 p-V křivka a PEEP Umělá plicní ventilace32 p-V křivka a PEEP Ovlivnění kardiovaskulárního systému ▪ snižuje přítok krve k srdci a tím minutový srdeční výdej ▪ ovlivňuje plicní hypertenzi a tím funkci pravé komory ▪ může pomoci selhávající levé komoře ▪ snižuje spotřebu kyslíku v dýchacích svalech Ovlivnění ostatních systémů ▪ výrazně ovliňuje acidobazickou rovnováhu (CO2) ▪ snižuje prokrvení ledvin a zvyšuje retenci tekutin ▪ zvyšuje nitrobřišní tlak a snižuje prokrvení splanchniku ▪ může zvýšit nitrolební tlak ▪ „motor“ multiorgánového selhání Vliv UPV na ostatní systémy Ventilator induced lung injury (VILI) !!! nevhodná ventilace poškozuje plíce Jak UPV poškozuje plíce ? ▪ přílišné rozepjetí trhá plicní struktury ▪ sekundární zánětlivá reakce a fibrotizace ▪ riziko perforace plíce v oslabeném místě - pneumothorax ▪ střižné síly na rozhraní ventilovaných a neventilovaných oblastí plic ▪ eliminace přirozených imunitních bariér ▪ ventilátorová pneumonie ▪ rizika spojená s intubací a zajištěním dýchacích cest ▪ podpora rozvoje svalové slabosti kriticky nemocných ▪ nutnost sedace Neinvazivní plicní ventilace ▪ jako UPV, ale ▪ pacient není (výrazněji) analgosedován ▪ nejsou zajištěny dýchací cesty ▪ nelze použít příliš vysoký PEEP ani inflační tlaky ▪ spíše krátkodobé či opakované užití ▪ typické indikace ▪ akutní exacerbace CHOPN ▪ mírnější kardiogenní plicní edém ▪ intermitentní podpora po extubaci Umělá plicní ventilace37 PSV při NIV Aplikace prostacyklinu ▪ prostacyklin působí dilataci plicních arteriol a snižuje tak snižuje plicní hypertenzi ▪ může být aplikován inhalačně nebo intravenozně ▪ u pacientů s respirační insuficiencí zlepšuje jedna z těchto dvou cest podání respirační insuficienci která a proč ? Obsah39 Patofyziologie aplikací umělé plicní ventilace v klinických situacích Umělá plicní ventilace40 UPV v klinických situacích ▪ Plicní edém při akutním infarktu myokardu ▪ Akutní exacerbace CHOPN ▪ Intubace a UPV u polytraumatu ▪ Masívní plicní embolie ▪ ARDS – COVID-19 pneumonie Zápatí prezentace41 Plicní edém při akutním infarktu myokardu Zápatí prezentace42 Intersticiální vs. alveolární plicní edém Umělá plicní ventilace43 Plicní edém při akutním infarktu myokardu Zápatí prezentace44 Akutní exacerbace CHOPN CHOPNnorma Umělá plicní ventilace45 Akutní exacerbace CHOPN Umělá plicní ventilace46 Akutní exacerbace CHOPN Umělá plicní ventilace47 Auto-PEEP Zápatí prezentace48 Polytrauma Umělá plicní ventilace49 Intubace a UPV u polytraumatu Zápatí prezentace50 Plicní embolie – angio CT Zápatí prezentace51 Plicní embolie - echokardiografie Umělá plicní ventilace52 Masívní plicní embolie Umělá plicní ventilace53 ARDS – COVID-19 pneumonie ▪ protektivní ventilace ▪ permisivní hyperkapnie (pH >7.2) ▪ pronační poloha High-flow nasal oxygen54 High-flow nasal oxygen (HFNO) ▪ jako kyslíkové brýle, ale ▪ zvlhčený kyslík až 60 l/min ▪ FiO2 až 100 % ▪ vysoký průtok plynu vytváří přetlak v horních cestách dýchací a tím PEEP 2-4 cmH2O ▪ lépe tolerované než NIV ▪ podobné indikace jako NIV ▪ středně těžká forma COVID-19 pneumonie ▪ akutní exacerbace CHOPN ▪ mírnější kardiogenní plicní edém ▪ podpora po extubaci ECMO55 Extrakorporální membránová oxygenace (ECMO) ▪ mimotělní oběh ▪ úplná náhrada funkce plic (tzv. VV-ECMO) nebo srdce a plic (tzv. VA-ECMO) ▪ základem konstrukce jsou pumpa a oxygenátor ▪ v oxygenátoru se přes membránu stýká krev a vzduch/kyslík ▪ Indikace ▪ rozumná šance na vyřešení základního problému (např. vyléčení COVID pneumonie) nebo bridge-to-transplantation ECMO56 Extrakorporální membránová oxygenace (ECMO) varianty ECMO57 Princip membránového oxygenátoru Apnoická ventilace ▪ apnoický test mozkové smrti 1. pacient dýchá O2 maskou, vytvoří se zásoba kyslíku v plicích 2. celková anestezie a svalová relaxace za stálého podávání O2 3. pacient nedýchá, ale nadále mu podáváme kyslík ▪ Za jak dlouho pacient zdesaturuje? ▪ zásoba kyslíku v plicích (5 l) by při spotřebě 250 ml O2/min stačila maximálně na 20 min až 60 minut!! 1+1 = 3 ?? Zápatí prezentace59 Apnoická ventilace Apnoická ventilace60 Zápatí prezentace61 Život ohrožující respirační onemocnění ▪ Kardiogenní plicní edém ▪ Nekardiální plicní edém – ARDS ▪ Těžká pneumonie ▪ Exacerbace CHOPN/astmatu ▪ Tenzní pneumothorax ▪ Obstrukce horních cest dýchacích ▪ Alergický otok ▪ Laryngitida ▪ Epiglotitida ▪ Aspirace ▪ Masívní plicní embolie ▪ Porucha vědomí se sekundární asfyxií ▪ Akutní neuromuskulární poruchy ▪ Myasthenia gravis ▪ Syndrom Guillain-Barré ▪ Trauma hrudníku ▪ Kontuze plic ▪ Bloková zlomenina žeber ▪ Masívní hemothorax ▪ Masívní hemoptýza