Day 2 – 1040‐1130Tracheostomies and the Aerodigestive Management 

of Mechanically Ventilated Patients

R. Paul Boesch, DO, MSAssistant Professor, Pulmonary Medicine

Mayo Clinic Children’s Center

The tracheostomy, the ventilator, and the child

• “Appropriate” tracheostomy considerations:– At the current time the trach:

• Sits well on the skin• Tip does not impact airway wall• Big enough to decrease plugging risk• Big enough to allow adequate ventilation

– Balance between breathing through and around tube

• Small enough to allow PMV if/when possible• Length considerations

– Need to support tracheomalacia or want to stop supporting malacia– Need to have tip beyond or above vascular compression or TEF pouch

“Appropriate” tracheostomy considerations

• How it looks in airway not good enough• Need to understand where child is in terms of:

– Weaning or windowing from vent support– Secretion control– Tolerance of infections– Respiratory physiology

• Pulmonologist potentially best suited to tracheostomy‐related decision‐making for ventilated patients– Or at very least should be closely partnered with ENT– OR presence is best as findings can result in on‐the‐spot decisions

• ie: how will removal of granuloma affect ventilation

Extended‐style tracheostomy tubes

Days with PU

Days w/o PU

Extended 5 1118

Standard 385 6354

Patients with PU

Patients w/o PU

Extended 0 72

Standard 27 484

P< 0.0001 P= 0.038

Boesch RP et al. Prevention of tracheostomy-related pressure ulcers in children. Pediatrics 2012 March; 129 (3)

1. Skin and device assessments2. Mepilex3. Extended trach tubes

Cuff considerations

• In general prefer uncuffed tubes• Cuffed tubes can allow child to live in 2 worlds

– Cuff up when need vent more– Cuff down when need more leak for PMV, etc

• Differences between air‐filled and water‐filled cuffs

Air‐filled cuffs allow direct measurement of cuff pressureWhen deflated resistance around cuff remains

Measuring cuff pressure in an air cuff‐

Pressure here

Equals pressure here

Pressure here is elastic recoil pressure of cuff bladder

Make pressure here 20 cm H2O

Pressure here becomes 20 cm H2O

If pressure here <20 cm H2O…

Water‐filled cuffs deflate fully Cuff pressure not directly measured

One way valves

• Benefits:– Restore PEEP– Improved secretion management– Improved cough clearance– Improved swallow– Improved smell

• Risks:– Dryness/plugging– Inadvertent PEEP build‐up

It’s all a simple mechanical issue

Vocal cords

INHALE EXHALE

Speaking Valve Pressure Test = Expiratory pressure <10 cm H20 pressure during quiet breathing

Exhaled pressure with quiet breathing essentially PEEP

1/16 in. holes

Exhaled pressure at rest is PEEP…

This child wore a PMV all day for a year with a pressure > 30!

In‐line PMV

• May hold PEEP above PEEP set on ventilator but ventilator will be unaware

• Will prevent ventilator from measuring Vte– Will have to disable low minute ventilation alarm

• Requires a patent enough airway and a leak that simultaneously is enough to allow PMV but not too much as to affect ventilation– Not generally achievable in young kids

Chronic Vent Management

• Goals:1. Minimize work of breathing to foster growth and 

development2. Prevent/minimize other pulmonary insults3. Minimize ventilator‐induced lung injury 4. Prevent trach/vent accidents5. Identification of readiness to wean6. Weaning protocol and timeline based on 

underlying cause for respiratory failure

Longitudinal AssessmentRespironics NM3

• Continuously measures:– SpO2, Pulse, Mvexp, Mvalv. Vti, Vte, PIF. PEF, freq– PIP, MAP, PEEP, Raw‐i, Raw‐e, Cdyn, ETCO2, VCO2, PeCO2 Vd/Vt

• Measures Vte more accurately than vent• All can be trended and downloaded into Excel• Leak% and Vte/kg can be easily calculated/trended

– Vti‐Vte/Vti = % Leak– Goal: <20% (but >zero)

• Relationships can be evaluated• Means, correlations, etc can be calculated 

‐0.40

‐0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0

10

20

30

40

50

60

701 32 63 94 125

156

187

218

249

280

311

342

373

404

435

466

497

528

559

590

621

652

683

714

745

776

807

838

869

900

931

962

993

1024

1055

1086

1117

1148

1179

1210

1241

1272

1303

1334

1365

1396

1427

ETCO2

Vte/kg

Leak%

24 weeker, CPAP/PS, cuffed trach

Variable leak associated with variable tidal volume

• Leak% and ETCO2, sorted by Leak% and graphed

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105

113

121

129

137

145

153

161

169

177

185

193

201

209

217

225

233

241

249

257

265

273

281

289

297

305

313

321

329

337

ETCO2

Leak %

Rate increased to 30: 4am CBG: 7.36/37/+3Increased rate to 40

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

<30 30-34 35-40 41-45 46-50 >50

Liberation from chronic vent

Edwards JD, J Pediatr 2010

Lung/Airway diseases

Neuromuscular diseasesCentral hypoventilation

Decannulation of the un‐weanable child

• Transition from invasive to non‐invasive ventilation– Most often: Isolated central apnea with sleep

• Usually school‐aged child or older• Prove mask acceptance first• Prove ability to ventilate non‐invasively… if possible• Secretion handling will differ between pressure applied above vs below glottis