1

Doc. MUDr. Pavol Török, CSc. Klinika anestéziológie a intenzívnej

medicíny VÚSCH a.s. a LF UPJŠ Košice.

Sú potrebné všetky ventilačné režimy ??

© 2011 Doc. MUDr. P. Török, CSc.

2

Sú potrebné všetky ventilačné režimy ??

Otázka isto zákerná, aj z toho pohľadu , že v predošlých prednáškach a publikáciách

som o režimoch rozprával pomerne dosť.

Posledné teoretické výskumné práce i reálna aplikácia nových modifikácií umelej

ventilácie pľúc však poukazujú na fakt, že ventilačné režimy nemajú až taký podstatný

význam pre úspech či neúspech UVP (umelá ventilácia pľúc). Čo sa týka závislosti

adaptácie pacienta na ventiláciu (ventilátor), ani čo sa týka ovplyvnenia patologického

procesu v pľúcach samotných, ale aj ostatných patofyziologických mechanizmov

prebiehajúcich v pacientovom organizme, nemajú režimy UVP ako také zásadný vplyv.

Štandardná definícia, ktorú používame v súčasnosti.

Umelá ventilácia pľúc je súbor metód, postupov a technických pomôcok, ktoré

umožňujú zabezpečiť oxygenáciu venóznej krvi, ako aj elimináciu oxidu uhličitého z

venóznej krvi v pľúcach v prípade, keď dýchacie orgány, vrátane regulačných systémov

nie sú schopné tieto funkcie plniť z dôvodov priameho či nepriameho poškodenia ,

alebo zámerného, zvyčajne jatrogénneho vyradenia z funkcie. UVP je nevyhnutné

aplikovať s minimom negatívnych účinkov na organizmus.

Navrhovaná definícia.

Umelá ventilácia pľúc je súbor metód, postupov a technických pomôcok, ktoré

umožňujú zabezpečiť metabolickým potrebám primerané oxygenačné procesy

potrebné na výrobu „energie“ v mitochondriách buniek (oxidácia- redukcia- dodávka –

eliminácia), ako aj elimináciu splodín metabolizmu.

Pritom prioritou samotnej ventilácie je zabezpečenie výmeny plynov v pľúcach s

adekvátnou oxygenáciu venóznej krvi, ako aj elimináciu oxidu uhličitého z venóznej

krvi v prípade, keď dýchacie orgány, vrátane regulačných systémov nie sú schopné tieto

funkcie plniť z dôvodov priameho či nepriameho poškodenia , alebo zámerného,

zvyčajne jatrogénneho vyradenia z funkcie.

UVP ako nefyziologický spôsob výmeny plynov by sa mala aplikovať tak, aby sa

minimalizovali jej nepriaznivé účinky nielen na samotné dýchacie orgány , ale aj na

celý organizmus.

3

Čo to je ventilačný režim ???

Ventilačný režim by som definoval ako prednastavený program, ktorým na základe

lekárom zadaných parametrov, v niektorých prípadoch modifikovaných dychovou

aktivitou pacienta, ovládame prietok (tlak) pri vdychu, trvanie fáz dýchacích cyklov, ich

aktivácie, frekvenciu aplikácie, tlak (prietok) pri výdychu , ako aj ďalšie parametre

plynnej zmesi, vrátane chemicko - fyzikálneho zloženia, smerujúcej z ventilátora do

pacientových pľúc, ako aj z pľúc zvyčajne do atmosféry ( v prípade anestézie naspäť do

dýchacieho okruhu).

V klinickej praxi je k dispozícii niekoľko desiatok ventilačných režimov, ich

modifikácií, kombinácií, ktoré sú odporúčané pre použitie pri rôznych typoch

poškodenia pľúc. Sú podporované prácami a štúdiami predháňajúcimi sa v dokazovaní

zlepšených výsledkov pri tom ktorom režime, modifikácii, PEEP-e, automatických

nastaveniach prietoku a podobne.

Položím ale kacírsku otázku , podľa čoho nastavujete???:

- f - Frekvenciu dýchania (UVP)

- Ti% (Ti:Te)

- VT (MV)

- PEEP

- Ppc ( tlak tlakovej podpory)

- Aký je rozdiel v priebehu PA (alveolárneho tlaku) pri pravouhlom,

degresívnom, sínusovom priebehu prietokovej krivky ?

- Čo to je tzv. Plató pressure- Pplat

- Ako ( ak áno ) nastavujete inspiračný prietok Flow-insp. (ak nie - prečo?)

- Ako a prečo nastavujete Tp ( čas poinspiračnej pauzy)

- Ako nastavujete citlivosť asistora

- Na koľko nastavíte, (v ktorých prípadoch aký prietok) a prečo aplikujete

„Bias flow“

- ..... Nasleduje ďalších 100 otázok

4

UVP ako antifyziologický prostriedok výmeny plynov v pľúcach

Plyn do pľúc tlačíme

V pľúcach vznikne oproti atmosfére pretlak ( normálne podtlak)

Bránica zvyčajne nepracuje, alebo len slabo ( tlmenie/relaxácia)

Stláčame pľúcne kapiláry ( zvýšime afterload pravého srdca)... Rezervy sú minimálne.

Zvýšime tlak v dutine hrudnej... znížime venózny návrat a preload pravého srdca

Sekundárne znížime aj preload ľavého srdca a MOS (CO)

Zmeníme distribúciu kapilárnej cirkulácie v pľúcach

Zmeníme distribúciu ventilácie v pľúcach

Zmeníme ( zhoršíme VDf/VT)

Zmeníme V/Q pomery

A to sme neanalyzovali

Účinky PEEP

Účinky PEEPi

Sekréciu a odstraňovanie spúta

vplyvy pomôcok (ET kanyla, TT kanyla, maska a pod.)

Hormonálne zmeny

Zmeny v bilancii tekutín

Tlakové vplyvy na srdcové oddiely

A asi tak ďalších 50 vplyvov na organizmus a jeho systémy

Dá sa povedať, že používame úplne nefyziologický prostriedok, od ktorého

požadujeme adekvátnu výmenu plynov v pľúcach.

Distribúcia plynov v pľúcach pri UVP, ako to vlastne funguje ?

1. Alveoly nie sú rovnako veľké a ani rovnako pružné ich poddajnosť (C) je

rôzna ( ich nehomogenita sa rapídne zvyšuje pri pľúcnej patológii akejkoľvek

genézy)

5

2. Bronchioly nemajú rovnaký priemer a ani dĺžku a ich odpor ( R) je

rôzny. ( ich nehomogenita sa rapídne zvyšuje pri pľúcnej patológii akejkoľvek

genézy)

3. Časová konštanta (Tau), ak si ju matematicky vyjadríme „ τ = R*C“ je

samozrejme tiež rôzna a to od bronchoalveolárnej jednotky k inej

bronchoalveolárnej jednotke (10-ky mil.)

4. Či si vypočítame z priemernej hodnoty R a C časovú konštantu, alebo ju

zmeriame, dostaneme priemernú hodnotu Tau celých pľúc.

Inak vyjadrené priemerné (AVG- average) ττττ = (ττττ 1 + ττττ 2 ....+ ττττ n) / n

Čo to je časová konštanta * (τ) ?

Na obr. sú znázornené základné fyzikálne princípy prietoku plynov z ventilátora do

pľúc pacienta. Ak použijeme generátor s tzv. nulovým vnútorným odporom (tlakovo

kontrolované režimy), plnenie pľúc z hľadiska prietoku plynov nebude lineárne, ale

exponenciálne, v závislosti na poddajnosti Cst a odpore dýchacích ciest Raw.

Obr č.1

Predpokladajme, že máme vrapový vak zaťažený závažím, ktoré je také ťažké, že tlak

vo vaku Pg = 1,0kPa.

Pľúca a dýchacie cesty majú parametre uvedené vyššie. Počiatočný objem pľúc V=0

tlak v pľúcach PA = 0 , objem vaku je Vg = 1,0 lit. Vrapový vak je spojený s pľúcami

Rúrka s odporom (R )= Raw

Tlak vo vaku

Pa = alveolárny

tlak

Q ( l/min, l/s)

Závažie

Vrapový mech

Ventil (W)

Generovaný tlak

Pg = konštantný Pružný vak

s poddajnosťou

(C) = pľúca

1. Prietok plynov môže vzniknúť lenv prípade, že existuje medzi dvomi koncamipotrubia tlakový spád.

2. Plyn prúdi vždy z bodu s vyššímtlakom do bodu s tlakom nižším

3. Odpor potrubia je priamo úmernýjeho dĺžke, hustote plynu a nepriamoúmerný štvorcu priemeru,

t.j., čím je potrubie užšie a dlhšie má odpor vyšší.

4. Prietok plynov je priamo úmernýtlakovému spádu na koncoch potrubia anepriamo úmerný odporu potrubia

5. Tau = R*C

6. Všeobecne poňatá exponenciálna rovnicaT

- ––––––X = Xmax * e Tau

63% 85% 95% 97% 99%

Tau1 Tau2 Tau3 Tau5Tau4

3xTau

100%

TT = Tau1

Lineárny dej Exponenciálny dej

Zopakujeme si fyziku

T – čas za ktorý reálne prebieha ten ktorý dej

Generátor

6

ventilom, ktorý naraz otvoríme. Tlak vo vaku sa nebude meniť a keďže tlakový spád

medzi vakom a pľúcami je 1,0 kPa, bude prúdiť plyn z vaku do pľúc. Pľúca sa začnú

plniť , ale vzhľadom na ich poddajnosť (0,5 l*kPa-1) začne v nich rásť tlak, takže po

určitom čase už nebude tlakový rozdiel (delta Pg-PA) medzi pľúcami a vakom 1,0 kPa,

ale menej a tak sa plnenie vaku spomalí (zmenší sa prietok plynov). Tento dej plnenia

pľúc a vyprázdňovanie vaku je možné analyzovať takýmto spôsobom v nekonečnom

počte časových intervalov. Nakoniec dôjde k stavu, kedy sa tlaky vo vaku a v pľúcach

vyrovnajú a prietok plynov ustane – nebude tlakový spád. Vak sa čiastočne vyprázdni a

objem plynov z vaku sa dostane do pľúc pacienta. VT = 500 ml, PA=1,0 kPa. Ako je

vidno na grafe, tento dej nie je lineárny, ale exponenciálny (postupne v čase sa prietok

a nárast objemu spomaľuje ). Tento dej má exponenciálne degresívny charakter.

Obr.č.2

tt == 00 tt == 11 tt == 22 tt == 33 tt == 44

PP

PP VVtt

QQii//

CCsstt

RRaaww

Začiatok inspíria Koniec inspíria

Čas

Qi

VT

Pg

V1 V2 V3 V4 V5

t = 0 1 2 3 4 5

Delta Pg - PA

Čas

Inspírium. V čase t=0 je vak naplnený a tlak vo vaku je konštantný

povedzme Pg= 1 kPa. Tlak v pľúcach Pa = 0. Pľúca sú

„prázdne“ ich potenciálny VT = 0

Otvorme ventil (W) a plyn začne prúdiť z miesta s vyšším tlakom

Pg do miesta s nižším tlakom Pa.

Pozrime sa, čo sa stalo v čase od t=0 do t=1.

Pg sa nezmenil je konštantný

Pri prietoku plynov Qi sa do alveolov dostal určitý objem plynov

VT, ktorý rozpína pružnú kapacitu pľúc definovanú ako

poddajnosť či elasticita. V tomto momente PA nie je = 0 a rozdiel

Pg-Pa nie je maximálny, ale menší. Keďže prietok plynov v

sústave je úmerný tlakovému spádu, ktorý sa zmenšil, zníži sa aj

prietok plynov Qi. To samé sa zopakuje v časovom bode 2...4,

čo má za následok stále sa spomaľujúce plnenie pľúc.

V bode t=5 sa Pg a PA vyrovnajú, teda nie je prítomný tlakový spád a preto prietok plynov ustane. Je reálny koniec inspíria daný fyzikálnou sústavou. Ak si porovnáme do pľúc vpravené objemy inspirovaných plynov

V1 – V5 v reálnom čase , vidíme, že na začiatku sú objemy

vyššie ( je to dané vyšším prietokom plynov), a ku koncu sa

jednotlivé objemy výrazne znižujú.

Ak sa pri generátore konštantného tlaku zmenšuje rozdiel (delta)

Pg-PA, zmenšuje sa prietok plynov Qi a aj vpravený objem V,

ktorý je rovný ploche pod krivkou prietoku = časový integrál

prietoku.

Ventil PA

GGeenneerrááttoorr kkoonnššttaannttnnééhhoo nníízzkkeehhoo ttllaakkuu PPgg == 00 -- 55 kkPPaa

TTii

Generátor

7

Exponenciálny dej je závislý na časovej konštante. ττττ (tau) = Raw * Cst

Všetky exponenciálne deje sú časovo závislé na niektorých parametroch a majú tzv.

časovú konštantu Tau (ττττ), za ktorú by dej prebehol úplne, t.j na 100 %, , ak by nebol

exponenciálny, ale lineárny. Pre úplné dokončenie exponenciálneho deja z teoretického

hľadiska je potrebná časová dĺžka rovná minimálne 6* ττττ (matematicky ∞ počet

časových konštánt). Pre reálnu klinickú prax však považujeme exponenciálny dej za

ukončený na 95 % pri hodnote 3*ττττ tak, ako keby bol ukončený na 100% .

Hodnota (3*τ) je z klinického hľadiska považovaná za konečnú , t.j. akoby celý

exponenciálny dej prebehol na 100 % .

Ukončenie exponenciálneho deja v % počas jednotlivých časových konštánt ukazuje

tabuľka .

Tab.č.1

Tau (ττττ) Plnenie

deja %

0 0

1 63

2 85

3 95

4 98,5

5 99,3

6 99,75

Časovú konštantu pneumatického deja, akým je inspírium aj exspírium môžeme

vypočítať nasledovne.

ττττ = R*C 1.1

V našom prípade ττττ = (Rsys+Rg+Rt+Raw)*C 1.2

Dynamická časová konštanta.

Základnými ukazovateľmi mechanických vlastností dýchacích orgánov (pľúc)

(MVP) sú :

8

Prvým je statická poddajnosť pľúc (Cst), respektíve poddajnosť komplexu pľúca -

hrudník (CTOT) (l*kPa-1). V ďalšom texte budeme používať Cst.

Druhým ukazovateľom je odpor dýchacích ciest Raw ( kPa*l-1/s-1).

V prípade, že zanedbáme všetky technologické i fyzikálne vplyvy, môžeme povedať,

že časová konštanta dýchacích orgánov je : ττττ = Raw * Cst ( C)

Počas inspíria a exspíria sa menia parametre odporu dýchacích ciest a to v rozmedzí

cca 20 %, takže v inspíriu, ktoré je kratšie, je odpor o niečo vyšší, ako v exspíriu. Za

týchto okolností je aj inspiračná časová konštanta rozdielna od exspiračnej.

Dôležitým faktom je, že ak sa odpor v priebehu niekoľkých sekúnd zmení, (aspirácia,

bronchospazmus), poddajnosť je veličinou relatívne konštantnou a jej zmeny si

vyžadujú aj pri masívnej patológii ( vynímajúc traumy hrudníka) niekoľko minút až

hodín.

Dá sa povedať, že v monitorovacom cykle niekoľkých dychov a to bez ohľadu na

spôsob ventilácie je poddajnosť Cst veličinou relatívne stálou.

Odpor sa však môže rýchlo meniť, a aj sa mení v závislosti na mnohých okolnostiach

(hlienová zátka, bronchospazmus, aspirácia a.p.).

Všeobecná charakteristika ventilačných odporov pri UVP.

Základným priestorom pre prietok plynov sú dýchacie cesty od dutiny nosnej (ústnej),

až po bronchioly n-tého rádu pred alveolárnym kompartmentom.

Pri fyziologických pomeroch v dýchacích cestách je odpor dýchacích ciest veľmi

malý a je u dospelých subjektov v tolerancii 0,1 - 0,4 kPa*l-1/s-1

Tento malý odpor je spôsobený tým, že vetvenie bronchiálneho stromu je z hľadiska

pneumatiky prúdenia vytvorené geniálne a to tak, že súčet plochy prierezov vetviacich

sa bronchov je rovný alebo väčší, ako plocha prierezu bronchu pred vetvením.

Fyzikálne to znamená, že odpor prietoku za vetvením mierne poklesne, alebo sa

nezmení. Podstatnú úlohu má aj laminárne prúdenie plynov.

Pri umelej ventilácii pľúc však používame rôzne prístroje a pomôcky, ktoré majú

podstatný vplyv na prietok plynov a nie je možné ich v žiadnom prípade zanedbať.

Niektoré pomôcky môžu v rozhodujúcej miere ovplyvniť tak spontánnu ventiláciu

pacienta , ako aj priebeh UVP a hlavne problémy pri odpájaní pacienta z UVP.

9

Odpor endotracheálnej kanyly Rt .

Endotracheálna kanyla je technicky definovaná ako trubica o určitom priemere a

určitej dĺžke, cez ktorú prúdi inspirovaný aj exspirovaný plyn.

Aj keď vo väčšine prípadov je pri “fyziologických” prietokoch prúdenie laminárne, je

Rt veličinou výrazne nelineárnou.

Odpor ET kanyly č.7 (7mm) štandardnej dĺžky je pri prietoku 1 l/s = 1,5 kPa*l-1/s-1

Rt kanyly č.8 je = 0,7 kPa*l-1/s-1pri takom istom prietoku.

Nelinearita je schematicky znázornená na obr.

Obr. č.3

Nelinearita znamená, že napríklad pri aplikácii ET kanyly č.8 a použití inspiračného

prietoku 1 l*s-1 bude jej odpor 0,7 kPa*l-1/s-1. Pri prietoku 0,5 l*s-1 však nebude odpor

polovičný , ale len cca 0,2 kPa*l-1/s-1 . Pri použití generátora konštantného prietoku

bude odpor definovateľný.

Inspiračný prietok plynov pri aplikácii tlakovo riadených režimov a exspiračný

prietok plynov má vždy exponenciálny charakter a preto odpor ET kanyly sa bude v

čase meniť podľa aktuálneho prietoku. Je síce možné určiť stredný prietok ET kanylou a

aproximovať strednú hodnotu odporu, ale pre výpočet časovej konštanty je táto hodnota

nepresná a dynamicky sa mení so zmenami ventilácie a nastavenia parametrov

objemov, ( t.j. prietokov v čase) a samotných časov inspíria a exspíria.

Príklad pre konštantný prietok.

Predstavme si, že pacienta ventilujeme VT = 500 ml , f=30 d*min-1 MV=15 l*min-1.

P(kPa) 1,5 0,7 0,5

0,25 0,5 1,0 Q(l/s)

10

Ti : Te = 1:1. V tom prípade TI = 1 sek a Qi = 0,5 l*s-1 vypočítaná hodnota pre ET

kanylu č.8 , RTI = 0,2 kPa*l-1/s-1.

V prípade, že zmeníme frekvenciu na f=15 d*min-1 pri identickom MV, stúpne Qi = 1

l*s-1 a Rt sa zmení na 0,7 kPa*l-1/s-1

Za predpokladu, že C=0,5 l*kPa-1 sa nezmenila, zmení sa časová konštanta τ = R*C z

hodnoty 0,1 na 0,35sek , čo je zmenou 350 % !!!

Príklad pre exponenciálne degresívny prietok.

Obr. č.4.

Oveľa komplikovanejším je

nekonštantný prietok

napríklad exponenciálne

degresívny, kde parametre

odporu Rt kolíšu od

aktuálneho prietoku v čase.

Grafické schematické

znázornenie je na obr. 4

Z grafov je zrejmé, že pri

zmenách Q-prietoku sa

dynamicky mení prietočný

odpor ET kanyly Rt. Za

predpokladu, že C sa nemení,

čo sa nemení ani v

skutočnosti, bude sa meniť časová konštanta už v samotnom dychovom cykle a to ako

počas inspíria, tak počas exspíria.

Z vyššie uvedeného vyplýva, že v skutočnosti je hodnota tzv. časovej konštanty ττττ

hodnotou nie statickou, ale dynamickou.

V matematickej teórii UVP počítame so strednou hodnotou odporov pri strednom

prietoku ET kanylou a z tejto hodnoty vypočítavame časovú konštantu. Tento výpočet

môže byť ale rádovo nepresný. So zmenou stredného prietoku napríklad pri ventilácii

pomerom dôb 1:2, 1:3 je chyba výpočtu časovej konštanty rádovo o niekoľko 100 %.

Najpresnejšie je možné hodnotiť Rt pri aplikácii generátora konštantného prietoku v

inspiračnej fáze dychového cyklu a tým aj inspiračnú časovú konštantu.

Počas exspíria, kedy je prietok exponenciálne degresívny však dostaneme úplne iné

hodnoty časovej konštanty.

Q (l/s) Rt Tau

Qi Qe

Rti Rte

Tau i Tau e

Ti Te t (sec.)

11

Ďalšie vplyvy meniace meranie mechanických vlastností pľúc (MVP) .

Počas inspíria je väčšina inspiračných odporov hadíc eliminovaná prácou ventilátora a

na hodnotenie MVP v inspíriu nemá podstatný vplyv.

Počas exspíria stojí v ceste exspirovanému plynu jednak hadicový systém exspiračnej

časti dýchacieho okruhu (RO), jednak samotný exspiračný ventil, ktorý má určitý

prietočný odpor (REV) vrátane odporu snímača prietoku. Podobne ako Rt, aj tieto časti

ventilátora majú nelineárny odpor prietoku, čo výrazne ovplyvňuje časovú konštantu

exspíria.

Súhrnne sa dá povedať, že na inspiračnú časovú konštantu ττττi vplýva prevažne

samotný odpor dýchacích ciest Raw a odpor ET kanyly Rt.

Na exspiračnú časovú konštantu ττττe vplýva okrem Raw aj Rt , RO a REV, ktoré môžu

výrazne meniť nielen statickú strednú hodnotu, ale hlavne dynamickú hodnotu časovej

konštanty v jednom dychovom cykle. Odpory sú „zapojené v sérii“ a teda výsledný

odpor je súčtom jednotlivých odporov.

Ak hovoríme, že exponenciálny dej sa ukončí na 95% za čas 3τ , teda za čas troch

časových konštánt a skutočne zmerané τ1 = 1s, τ2 = 0,8s a τ3 = 0,7s, kladiem otázku,

za ktoré 3τ sa dej uskutoční na 95%.

Tieto zmeny časovej konštanty sú dané nelinearitou jednotlivých odporov, ktoré v

závislosti na exponenciálne klesajúcom prietoku tiež klesajú a vedú k zmene časovej

konštanty.

Teoreticky sa exponenciálny dej v reálnej praxi ukončí za hodnotu 3 x aritmetický

priemer nameraných časových konštánt.

Rozdiel medzi teoretickou časovou konštantou a skutočnými hodnotami je na obr.12

12

Obr. č.5

Uvedené skutočnosti vlastne vyvracajú existenciu fixnej časovej konštanty, ktorá

matematicky je síce jednoznačne dokázateľná, ale fyzikálne a klinicky to nie je

konštanta.

Jej veľkosť a dynamika zmien počas inspíria či exspíria závisí jednak na odpore a

poddajnosti pľúc, na veľkosti nehomogenity distribúcie plynov v pľúcach, na odpore

endotracheálnej kanyly, odpore hadíc a exspiračného ventilu, ako aj na skutočnom, t.j.

programovanom čase inspíria a exspíria, teda nepriamo na frekvencii ventilácie a

pomere časov Ti: Te, a samozrejme na prietoku plynov ventilačným systémom, teda na

VT.

Stručne povedané: Ak biologický subjekt dýcha spontánne bez pripojenia na

ventilátor, bez ET kanyly je časová konštanta Tau (τ) veľmi blízka matematicky

vypočítanej hodnote. V prípade, že pripojíme biologický subjekt na ventilátor so

všetkými komponentmi na UVP nevyhnutnými, vzniká nová fyzikálna sústava pre

prietok plynov, ktorá má úplne iné charakteristiky, ako pri spontánnom dýchaní bez

komponentov potrebných na pripojenie pacienta. Z vyššie uvedeného dôvodu nie je

možné presne vypočítavať časové konštanty, ale je nevyhnutné ich reálne

v dynamickom deji inspíria a exspíria odmerať. Pritom hodnoty τ budú synteticky

odrážať aj všetky vplyvy aktuálne nastaveného ventilačného režimu, mechanických

vlastností pľúc, ako aj vplyvov vlastného ventilátora a ET kanyly.

3τ3τ3τ3τ 2τ2τ2τ2τ 1τ1τ1τ1τ

3τ3τ3τ3τ 2τ2τ2τ2τ 1τ1τ1τ1τ Teoretické ττττ

Skutočné merané ττττ

ττττ ΙΙΙΙ

ττττE

1τ1τ1τ1τ 2τ2τ2τ2τ 2τ2τ2τ2τ 3τ3τ3τ3τ 3τ3τ3τ3τ 1τ1τ1τ1τ t (sec)

Qi

Qe

TTaauu 11 == TTaauu 22 == TTaauu 33

TTaauu 11 >> TTaauu 22 >> TTaauu 33

13

Na čo je to dobré?

Keď sa chceme reálne pozrieť na výmenu plynov v pľúcach, ako aj na relatívne

optimálne nastavenie ventilačných parametrov ventilátora, je potrebné vedieť okrem

statických hodnôt R a C, ktoré nám nemusia nič povedať, aj reálne hodnoty časových

konštánt, od ktorých závisí plnenie a vyprázdňovanie pľúc pri UVP.

Vzhľadom na množstvo vplyvov pôsobiacich na výmenu plynov je hodnota

dynamickej časovej konštanty veličinou veľmi dôležitou. V situáciách, kedy je

nehomogenita distribúcie plynov v pľúcach veľmi výrazná, statické C bude merané

veľmi nepresne. V týchto prípadoch nám vyhodnotenie ττττdyn ukáže rozdiely časových

konštánt v inspíriu a exspíriu, ako aj v prípade, že máme odmerané statické veličiny

Raw a C, rozdiel medzi statickou a dynamickou časovou konštantou.

Pre fyzikálne meranú hodnotu časových konštánt sme zvolili názov

„dynamická časová konštanta“.

Definícia:

ττττdyn (dynamická časová konštanta –„nekonštanta“) je reálne – fyzicky- meranou

Obr.č.6.

veličinou (čas) a odráža nám, ako sa z hľadiska prietokov, tlakov a objemov v čase

chová fyzikálny systém zahrňujúci pľúca, dýchacie cesty, ET či tracheostomickú

Tx

VT = Qi(e)* dt

Ty

Qi/e (l/s)

T (sek)

Plocha pod krivkou prietoku je rovná VTJe to časový integrál prietoku

Príklad:

Nech zmerané VT = 1 liter za čas Ti/e

Potom počítač spätne hľadá objem VTNa hodnote 63% z koncovej hodnotyNa sumárnej hodnote 85% z koncovejhodnotyA nakoniec na hodnote 95% z koncovejhodnoty

Hľadá teda spätne (iterácia) tejto hodnotya odčítava čas, kedy bola dosiahnutá.Čas dosiahnutia plnenia exponenciálnejfunkcie je hľadaný čas časových konštánt

V našom príklade 630 ml, 850 ml, a 950 ml.

630 ml

850

950 ml

ττττdyn1 ττττdyn2 ττττdyn3

Vyššie uvedeným spôsobom sa v reálnom čase merajú dynamické časové konštanty u pacienta, ktorý je pripojený na ventilátor

Takto zmeraná hodnota ττττdyn predstavuje časovú konštantu komplexu

ventilátora s jeho komponentam i a ET(TS) kanylou a + pacientovych pľúc s

určitými mechanickými vlastn osťami v reálnom čase.

Meranie časových konštánt u pacienta napojeného na UVPIteračný výpočet Tau na komplexe ventilátor + pacient.

Ti (e)

14

kanylu, ventilátor a jeho komponenty vrátane ventilačného okruhu, pri aktuálne

navolenom ventilačnom režime a jeho parametroch na konkrétnom ventilátore s jeho

fyzikálnymi vlastnosťami.

Ak v našom prípade je suma R=0,8 kPa*l-1*sec-1 a C=0,5 l*kPa-1

ττττ= 0,8*0,5 = 0,4 sec.

V prípade, že chceme analyzovať tento dej, musí trvať najmenej 3ττττ , t.j. 3*0,4=1,2

sek., kedy bude inspiračná fáza ukončená na 95%..

Prakticky povedané inspiračná fáza dýchacieho cyklu musí trvať minimálne 1,2 sek.,

ak chceme, aby exponenciálny dej plnenia pľúc bol ukončený na 95%, čo v klinike

považujeme za 100%-né naplnenie deja.

Vo vyššie uvedenom prípade bude Ti<1,2 sek. príliš krátke na ukončenie

exponenciálneho deja a Ti>ako 1,3 sek bude úplne zbytočné, pretože po vyrovnaní

tlakov medzi alveolárnym priestorom a generátorom, nebude žiaden tlakový spád.

Prietok plynov do pľúc sa sústavou zastaví.

Predpokladané štatistické rozdelenie bronchoalveolárnych jednotiek.

Za predpokladu, že máme konečný počet bronchoalveolárnych jednotiek, ktoré nie sú

totožné čo sa týka mechanických vlastností, predpokladajme binomické rozdelenie

bronchoalveolárnych jednotiek.

Obr.č.7.

Pritom jednotlivé ττττdyn 1

.....n budú mať hodnotu

dlhšiu aj kratšiu ako

priemerná hodnota τ.

Odchýlka +/- sa dá vyjadriť

ako smerodajná odchýlka

σσσσ.

68,2%

bronchoalveolárnych

jednotiek bude mať

odchýlku od priemeru ± 1 σσσσ

27,2 %

68,2% hodnôt

95,4 % hodnôt

ττ99,7% hodnôt ττττ

µ+σ µ+2σ µ+3σ

µ

µ-3σ µ-2σ µ-σ

Priemer µµµµ Odchýlka σσσσ

15

bronchoalveolárnych jednotiek bude mať odchýlku od priemeru na úrovni ± 2 σσσσ

4,3%

bronchoalveolárnych jednotiek bude mať odchýlku od priemeru na úrovni ± 3 σσσσ

Príklad pre strednú hodnotu časovej konštanty τ = 0,1 sek. a jej dvoch

smerodajných odchýlok v prípade poškodenia pľúc typu ľahké ALI.

Tab.č.2

Z príkladu vidíme, že pľúca

obsahujú kompartmenty s rôznymi

časovými konštantami, pričom cca

34% kompartmentov sú v rozsahu τ

= 0,1sek až τ = 0,07sek a 34%

kompartmentov sú v rozsahu τ = 0,1

sek až τ = 0,13 sek. (t.j. spolu

68%). Ďalších 27% môžu nadobúdať

hodnoty v zmysle – aj + a to tak, že

cca 13,5 % kompartmentov bude mať τ = 0,04 – 0,07 sek. a 13,5% bude mať τ =0,13 -

0,16 sek. Tretiu smerodajnú odchýlku, ktorá predstavuje menej ak 5%

bronchoalveolárnych kompartmentov zanedbáme.

Vyššie uvedený príklad predstavuje mechanické vlastnosti pľúc, ktoré nie sú

pripojené na ventilátor / teda bez ET kanyly , ventilov a hadíc, ktoré ovplyvňujú, a to

výrazne/ – časovú konštantu τ.

-τ v

sekundách

Sm.

Odchýlka

σσσσ

%

bronchoalv.

jednotiek

0,04 - 2 σσσσ 13,5

0,07 - 1 σσσσ 34

0,10

Priemerné

τdyn

0,13 +1 σσσσ 34

0,16 + 2σσσσ 13,5

16

Stredná hodnota časovej konštanty τ dyn a smerodajné odchýlky v normálnych

pľúcach a ťažko poškodených pľúcach typu ARDS

Obr.č.8

Aj normálne pľúca,

bez akéhokoľvek

poškodenia, nemajú úplne

rovnaké časové konštanty

jednotlivých

bronchoalveolárnych

kompartmentov. Ak sú

zdravé pacientove pľúca

pripojené na UVP (napr.

počas anestézie)

„normálna“ hodnota

časovej konštanty vplyvom prietočných odporov sa pohybuje u dospelých okolo τ =

0,45 – 0,55 sek. Aj takéto pľúca majú určitú nehomogenitu časových konštánt, ale táto

sa pohybuje rádovo okolo ± 50-100 ms (0,05 – 0,1 sek)

Obr.č.9.

Pri ťažkom

nehomogénnom

postihnutí pľúc

patologickým

procesom (typický je

ARDS, ťažké ALI,

vírusová pneumónia,

bilaterálna aspirácia

a pod.) je vplyvom

podstatne ťažšej

pľúcnej patológie,

ktorá postihuje pľúca

difúzne , rozptyl

časových konštánt

68,2% hodnôtττττ 95,4 % hodnôt

ττττ

99,7% hodnôt ττττ

µ+σµ+2σ

µ+3σ

µ

µ-3σ

µ-2σµ-σ

Priemer µµµµ = 0,55 sekOdchýlka σσσσ = +/- 0,05

F F optopt 15 15 –– 20 d/min20 d/min

NormNormáálne plne pll úúcaca

68,2% hodnôt ττττ95,4 % hodnôt

ττττ99,7% hodnôt ττττ

µ+σ µ+2σµ+3σ

µ

µ-3σ µ-2σ µ-σ

Priemer µµµµ = 0,4 sekOdchýlka σσσσ = +/- 0,25

F F optopt 15 15 –– 60 d/min60 d/min

ARDSARDS s extrs extréémnoumnounehomogenitounehomogenitoudistribdistribúúcie plynovcie plynov

17

jednotlivých rôzne postihnutých kompartmentov podstatne väčší.

Ak sú takto postihnuté pacientove pľúca pripojené na ventilátor, hodnota časovej

konštanty sa vplyvom prietočných odporov pohybuje u dospelých okolo τ = 0,35 -0,45

sek. Aj takéto pľúca majú výraznú nehomogenitu časových konštánt. Táto sa pohybuje

rádovo okolo ± 250-300 ms (0,25 – 0,3 sek)

V takomto prípade je rozptyl časových konštánt o niekoľko rádov väčší, ako u pľúc

„zdravých“. . Táto sa pohybuje rádovo okolo ± 230 ms (0,23 sek)

Tab.č.3

V predošlých kapitolách bolo povedané, že na 95% -né splnenie exponenciálneho

deja ( výmena plynov v inspíriu a exspíriu v tlakových ventilačných režimoch je

exponenciálny dej) je potrebný čas minimálne rovný 3* τdyn.

Teda trvanie jedného dychového cyklu (Ti+Te) Tcy = 6* τdyn

Optimálna ( matematicky určená) dychová frekvencia f = 60/Tcy

Pre časovú konštantu uvedenú vyššie v tabuľke, s hodnotou 0,17 sek. by bola pre

výmenu plynov optimálna teoretická frekvencia f = 58 d/min

Pre časovú konštantu 0,63 sek. by bola f = 15 d/min

Pre priemernú hodnotu τdyn = 0,4 sek. by bola optimálna frekvencia ventilácie

f = cca 24 d/min.

Ak je nehomogenita časových konštánt veľmi malá, ( zdravé pľúca) rozptyl teoreticky

vypočítaných ventilačných frekvencií je obyčajne veľmi malý a to do niekoľkých

dychových cyklov. Vyššie uvedený obr.8 smerodajných odchýlok normálnych pľúc

naznačuje, že optimálna frekvencia dýchania sa pohybuje od 15 do 20 d/min, so

strednou hodnotou okolo 17 d/min.

Časová konštanta

v sek

Sm. odchýlka

σσσσ

% bronchoalv.

jednotiek

0,17 - 2 σσσσ 13,5

0,28 - 1 σσσσ 34

0,40 Priemerné τdyn

0,52 +1 σσσσ 34

0,63 + 2σσσσ 13,5

18

Zhrnutie:

Pri ventilácii zdravých pľúc je nehomogenita τdyn minimálna a frekvenciu ventilácie,

ktorá by mohla byť optimálna pre takéto pľúca je pomerne jednoduché identifikovať

prípadne vypočítať.

Pri veľmi veľkej nehomogenite pľúcnej patológie prejavujúcej sa veľkou

rozdielnosťou τdyn je rozptyl dychových frekvenci,í vhodných pre optimálnu ventiláciu

veľmi široký a takto postihnuté pľúca nie je možné optimálne ventilovať jednou

dychovou frekvenciou. Distribúcia plynov bude vo frekvenčne neoptimálne

ventilovaných bronchoalveolárnych jednotkách neoptimálna ( distribučná

hypoventilácia, alebo v opačnom prípade distribučná hyperventilácia a riziko

barotraumy).

Distribúcia ventilácie do nehomogénne postihnutých bronchoalveolárnych

jednotiek (kompartmentov)

Pri nehomogénnom poškodení pľúc je distribúcia plynov do jednotlivých rôzne

postihnutých bronchoalveolárnych kompartmentov rôzna. Lokálna časová konštanta

toho ktorého kompartmentu τdyn v plnej miere rozhoduje o naplnení a aj vyprázdnení

kompartmentu v reálnom čase.

Časová konštanta a inspírium.

Objem dýchacieho plynu, ktorý za programovaný čas Ti vtečie do konkrétneho

kompartmentu je závislý na použitom pretlaku, a hlavne na pomere Ti/τdyn .

Teda objem Vx v čase t ( počas Ti) je rovný koncovému dychovému objemu VT

a rozdielu 1 – exponenciálnej funkcii záporného pomeru Ti ku časovej konštante τdyn.

Pre 95% - né ukončenie exponenciálneho deja ( naplnenia kompartmentu dýchacím

plynom), je potrebné aby trvanie času Ti bolo minimálne rovné hodnote 3*τdyn.

VVxx (( vv ččaassee tt)) == VVTT ** ((11-- ee -- TTii//ττddyynn ))

19

Príklad rozdielnosti distribúcie dýchacieho plynu do jednotlivých kompartmentov

pľúc s nehomogénnou časovou konštantou je na obr.č.10

Obrázok znázorňuje plnenie jednotlivých rôzne postihnutých kompartmentov v čase

Ti od 0 do 3,6 sek . Po uplynutí času Ti=0,6 sek. je rozdiel v naplnení kompartmentu

s najkratšou a najdlhšou τ cca 120%. Pri Ti = 1,2 sek. sa rozdiel znižuje na 60% . Pri

trvaní Ti =2,1 sek je rozdiel v plnení kompartmentov cca 20%.

VxVx ( v ( v ccase t) ase t) = VT * (1= VT * (1-- ee-- Ti/Ti/TauTau

))

Distribúcia VT v čase v kompartmentoch s rôznou Tau, VT konštantné 600 ml

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,05 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6

čas TI ( teoreticky)

VT

( li

tro

ch) V pri Tau 0,5 s

V pri Tau 0,66 s

V pri Tau 0,85 s

V pri Tau 1,0 s

V pri Tau 1,3 s

Objem v Objem v litlitvo zvolenom vo zvolenom ccaseaseTI = 1 sek TI = 1 sek K1 = 0,088K1 = 0,088K2 = 0,08K2 = 0,08K3 = 0,07K3 = 0,07K4 = 0,064K4 = 0,064K5 = 0,055K5 = 0,055

SUM 0,36 SUM 0,36 litlit

Objem v Objem v litlitvo zvolenom vo zvolenom ccaseaseTi = 2 sekTi = 2 sekTI = 2 sek TI = 2 sek K1 = 0,098K1 = 0,098K2 = 0,9K2 = 0,9K3 = 0,085K3 = 0,085K4 = 0,083K4 = 0,083K5 = 0,079K5 = 0,079

SumSum 0,43 0,43 litlit

SumaSuma600 ml600 ml

DistribDistribúúcia plynov pocia plynov poccas inspas inspííriaria

?? 120%120%

?? 20%20%

?? 60%60%

20

Obr.č.11

Obr. znázorňuje plnenie pľúc počas inspíria v závislosti od pomeru Ti/τdyn.

Časová konštanta a exspírium.

Principiálne platí, že počas exspíria je pre úplné vyprázdnenie pľúc ( resp.

kompartmentu) potrebné, aby exspiračný čas ( trvanie exspíria) bolo minimálne 3*τdyn.

V prípade, že programovaný čas exspíria Te < 3*τdyn, dochádza, či už v celých

pľúcach alebo v jednotlivých kompartmentoch s dlhšou časovou konštantou,

k uväzneniu určitého objemu plynov v pľúcach „trap volume“ a vzniku PEEPi ( auto-

PEEP).

Ti = 3*Tau Te = >3*Tau

P

Qi

Qe

PCV ( dobre nastavené Ti/e)

Ti >3*Tau

TiReálne

= 3Tau

PCV ( neoptimálne nastavené Ti/e)

P = x

activeP

Qi

Qe

Q

flowQ = 0

Ti = 3*Tau Te = >3*Tau

P

Qi

Qe

PS ( nastavenie samočinné- Ti/e)

QI/E = 5% Qmax

Q max

Tlakové ventilačné režimy – ktorý a ako optimalizovať

1. Ak nastavíme v režime PCV Ti na hodnotu 3*Tau, potom je využitie distribučného času počas trvania inspíria

optimálne = Prietok plynov počas inspíria klesne k nule tesne pred prepnutím na exspírium ( Prepínacím prvkom je čas Ti a Te ( resp. trigger).

2. Pri neoptimálnom nastavení režim PCV, ak je Ti kratšie 3*Tau , ventilátor „drží tlak Ppc“ na hodnote zvolenej počas programovaného Ti, ale Qi ustane skôr ako ventilátor prepne na exspírium. Tlak v okruhu neefektívne „tlačí“

na alveolárnehe priestranstvo ( Paw = PA), ale prietok sa ukončil. Stúpa stredný alveolárny tlak bez efektu a zvyšuje úplne zbytočne PVR.

3. Ak v režime PS ( prepínanie z Ti na Te je dané poklesom Q na zvolenú hodnotu Qmax), v prípade poklesu Q na

nastavenú hodnotu (30 -1 %) v našom prípade na 5% Q max, ventilátor prepne na exspírium. Vždy je využitý čas Ti

na plnenie pľúc a nevzniká zbytočný pretlak bez primeraného prietoku plynov Q

21

Obr. č.12

Plnenie jednotlivých kompartmentov nezávisle od ventilačného režimu

(objemový, tlakový, prietokový...).

Obr.č.13. Distribúcia plynov pri krátkom Ti

63 85 95% 97% 99%

Pg

Vt

Qe

Qi

Vte

Delta Pa - Pb

Pa

Cst pľúc = k

Raw2

V1 V2 V3 V4 V5

Qi

Vte

Delta Pa - Pb

Pa

V1 V2 V3

63 85 95%

Pa

Raw1

Tau = R*CRaw1 = 0,5 kPa.l-1.s-1

Raw2 = 0,9 kPa.l-1.s-1

C = k = 0,5 l . kPa-1

Normal lungs Obstructive lungsTau je kratšie Tau je dlhšie

Tau normálnych pľúc = 0,5 * 0,5 = 0,25 sek. 3Tau = 0,75s

Tau obštrukčných pľúc = 0,5 * 0,9 = 0,45 sek. 3Tau = 1,35 s

0,75s

0,75s1,35s

Vplyv časovej konštanty na exspírium.Normal lungs Obstructive lungsTau je kratšie Tau je dlhšie

AUTO PEEP

Trap VOLUME

Pb

V pľúcach s kratšou časovoukonštantou dôjde počas0.75 sek k 95% naplneniuexponenciálneho deja.

V pľúcach s dlhšou časovou konštantou dôjde k naplneniu exponenciálneho deja ccalen na 75-80%

Plnenie a vyprázdňovanie kompartmentov pri konštantnom Ti a TeTeda distribúcia plynov do jednotlivých kompartmentov( bronchoalveolárnych) s rôznymi časovými konštantami I.

Ti = Te = 1 sekVT=600 ml

VT (ml)

T (sek)

ττττ = 0,05 0,1 0,4 1 1,2 sek

3* ττττ = 0,15 0,3 1,2 3 3,6 sek

Aplikácia PCV, VCV, PS, Bipap................

Nech použijeme akýkoľvek režim UVP, percentuálna distribúcia plynov do jednotlivých kompartmentov s rôznymi mechanickými vlastnosťami je závislá VÝHRADNE na časovej konštante toho ktorého kompartmentu a čase Ti .

Tým pádom je závislá na Ti( nepriamo aj na TE ak by vznikol PEEPi).

Z celého VT bolo do kompartmenu distribuovaných40 % 30% 15% 10% 5%

Vx = VTmax * (1 - e- Ti/Tau )

22

Obr.č.14. Distribúcia plynov pri dlhom Ti

Zhrnutie:

Z hľadiska absolútnej veľkosti objemu dodaného do toho ktorého kompartmentu je

rozhodujúcou veličinou aplikovaný tlak (napr. Ppc – pressure of pressure control), ale

minimálne porovnateľne vplyvnou, ak nie najvplyvnejšou veličinou je aj čas Ti, resp.

pomer Ti/τdyn.

Pre vyprázdnenie pľúc počas exspíria je jediným rozhodujúcim parametrom Te, resp.

pomer Te/τdyn. Ak je Te < 3*τdyn, potom v kompartmente vyniká PEEPi.

Nech použijeme ľubovoľným spôsobom riadený ventilačný režim (PCV, PS, BiPAP,

SIMV, EMMV, CMV, VCV, VG……..) distrubúcia dýchacích plynov počas inspíria do

jednotlivých rôzne postihnutých kompartmentov je závislá na pomere Ti/τdyn.

Exspírium, jeho ukončenie tak, aby nevznikal PEEPi je závislé výhradne na pomere

Te/τdyn

Monitorovanie τdyn je pre „časovanie“ ventilačného cyklu esenciálne.

Takže prvá kacírska otázka ..... ako v súčasnosti nastavujete Ti a Te, ako nastavujete

Ti%, a f ????

Plnenie a vyprázdňovanie kompartmentov pri konštantnom Ti a TeTeda distribúcia plynov do jednotlivých kompartmentov( bronchoalveolárnych) s rôznymi časovými konštantami II.

ττττ = 0,05 0,1 0,4 1 1,2 sek

3* ττττ = 0,15 0,3 1,2 3 3,6 sek

Aplikácia PCV, VCV, PS, Bipap................

Nech použijeme akýkoľvek režim UVP, percentuálna distribúcia plynov do jednotlivých kompartmentov s rôznymi mechanickými vlastnosťami je závislá VÝHRADNE na časovej konštante toho ktorého kompartmentu a čase Ti .

Tým pádom je závislá na Ti( nepriamo aj na TE ak by vznikol PEEPi).

Z celého VT bolo do kompartmenu distribuovaných20 % 20% 20% 20% 20%

Ti = Te = 4 sekVT = 600 ml

Vx = VTmax * (1 - e- Ti/Tau )

23

Čo je vlastne cieľom UVP ?

1. Zabezpečiť adekvátnu alveolárnu výmenu plynov a adekvátnu perfúziu

pľúcnych kapilár tak, aby sme dosiahli potrebám organizmu primeranú dodávku

O2 a elimináciu CO2

2. Minimalizovať nepriaznivé účinky UVP na celý organizmus a hlavne

minimalizovať barotraumu a biotraumu pľúc.

Aké sú základné faktory umožňujúce vyššie uvedené ciele dosiahnuť ?

1. Aplikovať do pľúc len taký vysoký tlak, ktorý zabezpečí VT a MV

potrebné na VA.

2. Aplikovať tlak v takom časovom intervale, ktorý je rovný približne 3 *

τdyn, tj Ti = 2,5-3 * τdyn

3. Trvanie exspíria by malo byť približne Te = 3* τdyn, ak nechceme

zvyšovať PEEPi, alebo kratšie, ak potrebujeme podporiť vznik PEEPi

4. Frekvencia ventilácie vyplynie z vyššie uvedených hodnôt časov Ti a Te.

5. Nastaviť hodnotu PEEP tak, aby udržal alveolárne kompartmenty

otvorené (aplikovať recruitment manéver podľa potreby)

6. Minimalizovať špičkové alveolárne tlaky, ako aj VT na hodnotách

odporúčaných pre protektívnu UVP

Čo potrebujeme nastaviť ???

P ( tlak)

f ( frekvenciu ventilácie) AKÝ REŽIM ? = TLAKOVÝ

Ti% ( pomer Ti:Te)

PEEP

Čo sa stáva v tlakovom režime a v čom je jeho nestabilita ?

Zmeny mechanických vlastností pľúc ( Cst a Raw) pri fixnej tlakovej podpore vedú k

drastickým zmenám alveolárnej ventilácie a predstavujú vysokú nestabilitu v

aplikovanom minútovom dychovom objeme. Pokles Cst a vzostup Raw vedú pri

24

nezmenenej hodnote tlakovej podpory (Ppc, Pps). PEEPhigh) k poklesu VT a MV

a opačne.

- negatívny dopad je nakoniec vždy v oxygenácii a eliminácii CO2.

- v prípade, že použijeme tlakový režim s prietokovým prepínaním

klasický PS – (ASB), ak pacient prestane mať spontánnu dychovú aktivitu –

trigger – ventilátor zastane a prepne do záložnej UVP.

Oboje vyššie povedané vytvára ťažký hendikep pre aplikáciu tlakového režimu o

ktorom som sa vyjadril, že je ten pravý a iný ani nemusí byť.???????????

Inteligentné riešenie pomocou servosystému (APMV) automatic proportional

minute ventilation. Možné typy servoregulačných systémov - autoadaptivita a jej

ciele.

Jednoduchý servoregulačný systém (autoadaptívny) pracujúci s vyhodnocovaním

základných ventilačných parametrov a ich udržiavaním na nastavených hodnotách.

Teoretické možnosti:

Jednoduchý servoregulačný systém pracuje s vyhodnocovaním základných

ventilačných parametrov (MV, VT, f,), berúc do úvahy kontinuálne vyhodnocovanie

zmien Cst a Raw, ktoré slúžia pre kontrolu bezpečnosti regulácie servosystému.

Principiálne je možné použiť 3 mechanizmy riadenia servosystému .

A, Riadenie na základe VT

B, Riadenie na základe MV

C, Riadenie podľa bodu A a B spojené s možnosťou prekročenia maximálnej MV pri

minimálnej dychovej podpore = principiálne EMMV

A. Riadenie na základe servosystémom udržiavaného konštantného VT.

Vzhľadom na nekonštantnosť VT v režimoch akejkoľvek tlakovo riadenej ventilácie

z titulu biofyzikálneho princípu, považujem riadenie servosystému na báze stabilizácie

VT za nekonštruktívny. Zmeny VT sú dych od dychu nestále, ale nemajú v princípe

vplyv na globálnu výmenu plynov za podmienky, že MV je konštantné. Doplňovanie

25

jednotlivého VT na vopred zvolenú hodnotu nezohľadňuje skutočnosť, že pre MV je

podstatná nielen hodnota VT, ale aj frekvencia č

dýchania f. MV = f * VT. Pri konštantnom VT generovanom servosystémom a zmene

f napríklad o +30%, bude vzostup MV +30%, čo je z hľadiska výmeny plynov veľmi

závažný fakt.

Len taký stimul, ako vpichnutie injekcie i.m. a nasledovná bolesť bežne vyvoláva

zmeny „f“ aj viac ako 30 %, aj keď len krátkodobo. Vzostup frekvencie ale vedie ku

skráteniu Ti a Te a možnému vzniku PEEPi, čo môže zhoršiť funkciu triggra (okrem

iných nepriaznivých účinkov).

Garantovanie konštantného VT servosystémom teda považujem za riešenie nevhodné.

B. Riadenie na základe servosystémom udržiavaného MV

Minútová ventilácia je parameter, ktorý sa zvyčajne nemení skokom, ale mení sa

priebežne v čase a je principiálne dependentný na centrálnom riadení CNS a vplyve

ABR, pCO2 a SaO2. Samozrejme, že je nemožné vylúčiť zmeny patofyziológie CNS,

ale aj obehového systému, pľúc a ich mechaniky – je to skôr otázka medicínska.

Vyhodnotením trendov MV u 260-tich relatívne stabilizovaných pacientov, pri

priemernej dĺžke UVP 72 hod. sme zistili, že zmeny MV, ak aj v globále neboli vyššie

ako ±80%, v priebehu každej jednej nasledujúcej hodiny sa nezmenili ani v jednom

prípade o viac ako o ±20,8%. Veľké zmeny, až + 150 - 200% boli pozorované výhradne

u katastrofického priebehu ochorenia a to napr. pri prudkom rozvoji opuchu pľúc či

embolizácii do pľúcnej tepny. Tomu sa ale nedá vyhnúť. Títo pacienti tvorili len cca 3 -

5% všetkých pacientov.

Z vyššie uvedených skutočností vyplýva, že zmeny MV sú podstatne pomalšie, majú

svoju dynamiku v čase a majú pomerne dobre definovateľnú príčinu. V 72% prípadov

vyvolávajúcou príčinou

vzostupu / poklesu MV bola zvyšujúca / znižujúca sa telesná teplota .

V akútnych prípadoch na začiatku ošetrovania pacientov vo fáze stabilizácie

základného ochorenia, kedy sú ventilačné parametre výrazne „rozhádzané“, nie je

vhodné aplikovať akýkoľvek „servo“ režim UVP.

Servosystémom udržiavané hodnoty MV v rozmedzí ± 20% od hodnoty požadovanej,

sú vhodné už pre stabilizovaného pacienta.

Z vyššie uvedeného vyplýva, že servosystémom riadená MV je podstatne vhodnejšia,

ako servo riadené VT pre stabilné udržiavanie výmeny plynov.

26

C. Riadenie na základe servosystémom udržiavaného MV s možnosťou nastavenia

minimálneho mandatórneho objemu (EMMV).

Princíp vychádza z bodu B, teda zo servosystémom riadenej MV. Predpokladá ale, že

je možné nastaviť minimálnu hodnotu MV, pod ktorú servosystém nedovolí, aby MV

kleslo. V prípade, že pacientov stav sa zlepšuje a ventilačná podpora sa znižuje

funkciou servosystému a aj napriek tomu sa pacientova MV zvyšuje nad

servosystémom nastavenú hodnotu. V tomto prípade môže lekár zvoliť automatické

znižovanie ventilačnej podpory až na hodnotu 0,5 kPa, ak pacientova MV je nad

hodnotou zvolenou na servoriadení. Podmienkou je, že pacient nie je tachypnoický,

dychová frekvencia sa oproti priemeru pred zapojením servorežimu nezmenila o viac

ako o +50% a že nedošlo k poklesu Cst o – 25% a vzostupu Raw o + 25% .

Základné predpoklady pre aplikáciu autoadaptívneho servo – režimu UVP, tzv.

„automatic proportional minute volume“ - APMV

Princíp funkcie:

Pri predpoklade, že chceme udržať MV v rozmedzí cca ±10% od zvolenej hodnoty

MV (lit*min-1) (Minute ventilation servo - MVs) v tlakovo kontrolovaných režimoch, v

tom najjednoduchšom servorežime máme k dispozícii len jednu premennú a to tlak (Ppc

/ ps). V prípade korekcie v režime Bi-Level, prípadne Bi- Level +PS je situácia

zložitejšia. Jednou premennou je PEEPh, druhou je Pps. Softvér vybavený

autoadaptivitou reguluje proporcionálne nielen tlakové, resp. objemové hodnoty

ventilácie, ale v určitom rozmedzí aj frekvenciu dýchania.

Zhrnutie :

Autoadaptívny servo - režim UVP „automatic proportional minute volume“

(APMV) je progresívny spôsob stabilizácie ventilácie pacienta na požadovanej úrovni.

Autoadaptivita a proporcionálne vyrovnávanie zmien MV pri tom umožňuje vôľovo

zvyšovať/znižovať MV spontánneho dýchania pacientom . Pri poklese aktivity

spontánneho dýchania zabráni hypoventilácii a naopak pri zlepšení výmeny plynov

spontánnou dychovou aktivitou pacienta znižuje ventilačnú podporu. .

Teoretické riešenie adaptívneho „servosystému“ riadenia ventilačných parametrov na

základe cieľovej hodnoty MV (MVs), t.j. „automatic proportional minute volume“

27

APMV predstavuje servoregulačný mechanizmus umožňujúci použitie

tlakových režimov pre všetky aplikácie a to aj tie, pri ktorých dochádza k zmenám

pľúcnej mechaniky a sekundárne k potenciálnym zmenám MV, ktoré systém

koriguje v rozsahu +/- 50 % od zvolenej hodnoty MVs

Čo vyplýva z predošlých záverov a analýz.

„Objemové riadenie“ môžeme použiť prevažne v anestéziológii, ale pohodlne si

vystačíme s „riadením tlakovým“.

„Tlakové riadenie“ odporúčam prevažne v intenzívnej medicíne

VCV ( CMV) – teda režim s „objemovým riadením“ – je možné optimálne využívať

hlavne u pacientov v anestézii – relaxovaných, kedy optimalizovaním Ti: Te podľa

odmeranej časovej konštanty môžeme dosiahnuť dobrú distribúciu plynov v pľúcach,

bez nutnosti regulácie MV, ktorá je = VT * f. Predpokladom je použitie u pľúc bez

výraznejšieho nehomogénneho poškodenia. V anestézii je podobne dobre

aplikovateľný režim PCV.

Objemové riadenie v intenzívnej medicíne nemá opodstatnenie. Jedinou výnimkou je

„status astmaticus“, kedy použitie VCV je prípustné z hľadiska život zachraňujúcej

výmeny plynov.

PCV (SPCV) – teda režim s „tlakovým riadením a časovým prepínaním dychových

fáz, resp. v kombinácii s asistorom (trigger)“ - je možné optimálne využívať hlavne u

pacientov bez spontánnej dychovej aktivity / aj so spontánnou dychovou aktivitou/ v

intenzívnej medicíne. Dobrú distribúciu plynov je možné dosiahnuť optimalizáciou Ti a

Te podľa skutočne odmeranej časovej konštanty τ. Jeho nevýhodou je, že pri zmene

mechanických vlastností pľúc sa výrazne mení aj VT a MV. ( Riešenie problému

nestability MV bolo ozrejmené pri vysvetlení APMV)

PCV-BiLevel – teda tlakový režim s automatickým prechodom z riadeného módu

(PCV) do módu umožňujúceho spontánne dýchanie v ktoromkoľvek čase ventilačného

cyklu (BiLevel). Tento tlakový režim je vhodný skôr na prechodnú dobu, kedy začína

pacient spontánne ventilovať až do stabilizácie parciálne suficientnej ventilácie. Po

stabilizácii spontánnej ventilácie- teda aktivity triggra je najvhodnejšie prejsť do režimu

28

PS, ktorý je najbližší fyziologickej regulácii dýchania. ( Riešenie problému nestability

MV bolo ozrejmené pri vysvetlení APMV)

PS ( ASB) – teda režim s „tlakovým riadením a prietokovým prepínaním dychových

fáz v kombinácii s asistorom (triggrom)“ - je možné optimálne využiť hlavne u

pacientov so zachovalým spontánnym dýchaním, ktoré je suficientné spustiť asistor,

resp. so spontánnym dýchaním, ktoré nie je plne suficientné na výmenu plynov medzi

atmosférou /dýchacím plynom/ a pľúcami pacienta. Dá sa aplikovať aj v anestézii , ale

hlavne v intenzívnej medicíne. Jeho nevýhodou je, že pri zmene mechanických

vlastností pľúc sa výrazne mení aj VT a MV. ( Riešenie problému nestability MV bolo

ozrejmené pri vysvetlení APMV)

Riešenie problému nehomogenity distribúcie plynov v pľúcach.

Jedným z vážnych a ťažko riešiteľných problémov umelej ventilácie pľúc (UVP) je

ventilácia pacienta s difúznym patologickým procesom v pľúcnom parenchýme, ktorý

spôsobuje výraznú nehomogenitu distribúcie plynov. Teória distribúcie plynov

v pľúcach na základe nehomogenity časových konštánt je v predošlých kapitolách.

Vychádzajúc zo základov matematického a fyzikálneho modelovania umelej

ventilácie pľúc (UVP) je možné povedať, že UVP klasickým režimom ventilácie aj pri

najlepšej frekvenčnej a tlakovej optimalizácii, nemôže viesť u pacienta s

nehomogénnou distribúciou plynov v pľúcach k optimálnej distribúcii plynov do

jednotlivých , ale rôzne postihnutých kompartmentov.

Rozdiely v časových konštantách (τ) jednotlivých kompartmentov v pľúcach, (aj

modelovo simulovaných), sú také veľké, že pri optimálnom nastavení parametrov UVP

pre jeden či dva kompartmenty, je nastavenie parametrov (frekvencia, pomer dôb

Ti:Te, prietoky plynov) pre ďalšie kompartmenty nevyhovujúci, alebo výrazne

suboptimálny.

Dá sa povedať, že jeden jediný režim ventilácie s určitými parametrami: frekvencia

ventilácie (f), čas inspíria a exspíria (Ti : Te) , dychový objem (VT), pozitívny tlak na

konci výdychu ( PEEP), tlak ventilačnej podpory (Ppc) v tlakovom režime UVP a pod.,

nemôže byť u nehomogénnych pľúc nastavený optimálne pre každý jeden , rôzne

postihnutý kompartment.

29

Najjednoduchším teoretickým riešením by bolo aplikovať pre každý kompartment iné

nastavenie parametrov ventilácie, ktoré by boli optimálne vzhľadom na mechanické

vlastnosti zvoleného kompartmentu. Keďže kompartmenty nie sú uložené na jednom

mieste a nie je možné oddeliť vstup do každého kompartmentu zvlášť, takéto

podmienky nie je možné technicky splniť.

Príkladom pre vhodnosť tejto úvahy je selektívna bibronchiálna ventilácia pri

jednostrannom pľúcnom poškodení ( napr. kontúzia jedných pľúc), kedy zdravé pľúca

ventilujeme jedným režimom a parametrami UVP a pľúca postihnuté patologickým

procesom ventilujeme iným režimom s inými parametrami nastavenia. V tomto prípade

je možné anatomicky oddeliť poškodené a nepoškodené kompartmenty a fyzikálne

oddeliť prúd plynov tečúci do každého kompartmentu ( v tomto prípade „zdravé“ a

„choré pľúca“).

Pri anatomicky nehomogénnom poškodení pľúc ( pneumónia, ARDS, bronchiolitis,

edém pľúc, početná kontúzia pľúc a pod.) existuje množstvo rôzne postihnutých, ale

biofyzikálne podobných kompartmentov, ktoré sú anatomicky uložené difúzne po

celých pľúcach a nie je možné rozdeliť prietok plynov do každého kompartmentu

zvlášť. obr.

Obr. č.15

V týchto prípadoch bude

ventilácia jednotlivých

kompartmentov optimálna

len v tých, pre ktoré je

zvolené relatívne

najoptimálnejšie nastavenie

parametrov UVP. Ostatné

kompartmenty budú

ventilované viac či menej

suboptimálne.

Pre diagnostiku mechanických vlastností dýchacích orgánov, ako aj pre aplikáciu

dýchacích plynov je len jedna “signálová” aj “ výkonová” cesta a to trachea, či

endotracheálna (ET) , resp. tracheostomická (TT) kanyla. Na konci tejto cesty môžeme

merať základné parametre potrebné pre diagnostiku a to fyzikálne parametre prietoku

K1 – zdravé pľúca

Tau krátke

K2 – ľahko

poškodené pľúca

Tau takmer normálne

K3 – stredne ťažko

poškodené pľúcaTau dlhšie

K4 – ťažko poškodené pľúca

Tau dlhé

K5 – veľmi ťažko

poškodené pľúca

Tau veľmi dlhé

30

plynov. Tou istou cestou môžeme aplikovať aj UVP. Pritom priamo merať je možné len

parametre prietoku (Q), tlaku (P) a času (t). Všetky ostatné parametre sú parametrami

vypočítanými.

Vyššie uvedené anatomické a fyzikálne obmedzenie spôsobuje problémy pri

diagnostike aj pri aplikácii optimálnych parametrov UVP pre jednotlivé rôzne

postihnuté a naviac anatomicky nehomogénne uložené kompartmenty.

Tab.4

Teoreticky optimálne frekvencie pre jednotlivé kompartmenty

Kompartmenty Ti = Te =3 *ττττ

(sek)

Tcy =Ti +Te f opt (d . min-1)

f = 60 / Tcy

k1 0,15 0,3 200

k2 0,3 0,6 100

k3 1,2 2,4 25

k4 3 6 10

k5 4,5 9 6,6

Z tabuľky 2 vyplýva, že ak budeme pľúca ventilovať frekvenciou 200 d.min-1, bude

optimálne ventilovaný len kompartment k1 a ostatné budú ventilované neoptimálne a v

tomto prípade hypoventilované. Hypoventilácia bude tým výraznejšia, čím má

kompartment dlhšie τ, teda čím sú kompartmenty „pomalšie“ .

Naopak, ak budeme ventilovať frekvenciou 6-7 d.min-1, bude kompartment k5

ventilovaný optimálne, ale suboptimálne budú ventilované ostatné kompartmenty.

Suboptimálna ventilácia sa prejaví ako relatívna hyperventilácia / hypoventilácia a

v prípade režimu UVP (volume control) VC (CMV) ventilácie výrazne stúpne špičkový

alveolárny tlak (Pai) v kompartmentoch s kratším ττττ .

Ak úplne teoreticky zvážime vyššie povedané, potom môžeme dôjsť k záveru, že pre

optimálnu výmenu plynov každého jedného kompartmentu si bude UVP vyžadovať

simultánnu ventiláciu piatimi rôznymi frekvenciami, prípade s rôznymi pomermi dôb

TI : Te , dychovými objemami či tlakmi.

V skutočnosti pri UVP máme len jeden vstupný prvok, ktorým je trachea, respektíve

endotracheálna či tracheostomická kanyla, cez ktorú musí inspirovaný i exspirovaný

31

plyn pretiecť. Z toho vyplýva aj technické riešenie a filozofia umelej ventilácie pľúc

viacerými tlakovými hladinami a frekvenciami ventilácie.

Režimy a nastavenie časových a tlakových parametrov jednotlivých hladín UVP

musia byť vzájomne kompatibilné a prípadne aj so spontánnou dychovou aktivitou

pacienta.

Vysvetlenie názvoslovia.

Pretože viachladinová ventilácia je riešením novým, je potrebné vysvetliť si jednotlivé

pojmy, ktoré budeme používať v ďalšom texte.

Základná hladina UVP - tento pojem definujeme ako ventilačný režim , vrátane

parametrov nastavenia frekvencie, pomeru časov Ti:Te, objemu či tlaku, ktorý je

aplikovaný u pacienta ako základný (napr. CMV, PCV, PS /ASB/). Túto hladinu

ventilácie môžeme nazvať - ventilácia na popredí.

Nadstavbové hladiny - tento pojem definujeme ako modifikáciu ventilačného režimu,

ktorý pracuje simultánne s ventiláciou na popredí, ale s inými nastavenými parametrami

tlaku, časov dýchacieho cyklu. Takýchto hladín môže byť teoreticky väčší počet (multi

level) , pričom ich nazývame nadstavbová hladina 1 …až n. Tieto hladiny môžeme

nazvať - ventilácia na pozadí. Tieto hladiny sú akoby „skryté“ v základnej hladine .

Frekvencia nadstavbových hladín, ako aj aplikovaný tlak sú zvyčajne nižšie, ako

parametre základnej hladiny.

PEEP – nastavený ako statická veličina na ventilátore za účelom recruitmentu (alebo

na udržanie geometrie alveolov) je konštantným tlakom v dýchacích cestách

pôsobiacim v alveolárnom kompartmente.

Je samozrejmé, že hodnoty Ppc a PEEPh, ako aj PEEP môžeme pri prechode do

trojhladinovej ventilácie nastaviť na zvolené hodnoty. Príklad je na obr.3.

32

Obr.č.16.

Na hornom grafe v obr.3 je znázornený prechod z ventilácie v režime PCV (pôvodné

nastavenie) do trojhladinovej ventilácie. Ppc (bod Q a R) sme nemenili a preto špičkový

tlak Ppc nad PEEPh (bod S) stúpol o hodnotu PEEPh. Na dolnom grafe je znázornená

iná možnosť nastavenia tlakových hodnôt. Ak pôvodne nastavený tlak v režime PCV -

Ppc bol zvolený na hodnotu ( bod D) , pri nastavení trojhladinovej ventilácie sme

parametre tlaku Ppc znížili na hodnotu (bod E), potom tlak Ppc nad PEEPh ( bod F)

dosahuje len pôvodnú hodnotu Ppc ( bod D) použitú v pôvodnom režime PCV.

Kombinácií a variant nastavenia je veľký počet a konkrétne nastavenie je závislé do

veľkej miery od pľúcnej patológie a jej diagnostiky. Príklad na obr. 3 je použitý ako

didaktická pomôcka.

Modelovanie viachladinovej ventilácie malo za úlohu dokázať, že je možné zmeniť

objemové plnenie ( distribúciu plynov) hlavne kompartmentov simulujúcich

patologickým procesom (pomalé kompartmenty) postihnuté pľúca ( k4 , k5 ). V

patologickým procesom postihnutých kompartmentoch (obštrukcia) nie je možné

jednohladinovou ventiláciou (PCV, PS, CMV) dospieť k ich optimálnemu alebo aspoň

lepšiemu plneniu bez kritického poklesu MV znížením ventilačnej frekvencie.

Naproti tomu pri viachladinovej ventilácii je možné dosiahnuť redistribúciu plynov

smerom do patologických „pomalých“ kompartmentov.

Vyššie uvedený model nebol tlakovo optimalizovaným a mal len ukázať, že k

želateľným zmenám dochádza. Čím ťažšie je postihnutie patologických kompartmentov

Ppc (Q)

Ppc (E)

Ppc nad PEEPh (F)

PCV pôvodné nastavenie Trojhladinová UVP (3-LV)

Ppc (D)

Ppc nad PEEPh (S)

Ppc (R)

PEEP

PEEP

PEEPh

PEEPh

P(kPa)

t (sec)

t (sec)

P(kPa)

33

v zmysle obštrukcie, tým relatívne väčšie zlepšenie ich plnenia dostaneme pri

viachladinovej ventilácii.

Pre klinickú aplikáciu výsledkov vyššie uvedených modelov je možné povedať len

toľko, že ak pri jednohladinovej ventilácii difúzne patologicky postihnutých dýchacích

orgánov dochádza k zvyšovaniu pľúcneho shuntu aj z titulu nerovnomernej distribúcie

plynov v pľúcach, potom ani optimalizácia takejto ventilácie nebude viesť k výraznému

zníženiu shuntu.

Pri viachladinovej UVP, ktorá bude navyše optimalizovaná je predpoklad, že

distribúcia plynov do jednotlivých, ale rôzne postihnutých kompartmentov sa parciálne

vyrovná alebo prinajmenšom zlepší natoľko, aby sa znížili pľúcne skraty a zlepšila

výmena plynov v pľúcach. Ďalšími modelmi sa dá dokázať, že vzhľadom na typ UVP

sa špičkové tlaky v dýchacích orgánoch smerom do rizikových hodnôt zvyšujú len málo

a minútová ventilácia sa nemení o viac ako +10 - 20 % pri porovnaní s klasickou

jednohladinovou PC ventiláciou.

Pri difúznom multikompartmentnom poškodení pľúc patologickým procesom má

každý kompartment iné mechanické vlastnosti a pre každý z nich je optimálna iná

frekvencia ventilácie a pomer dôb Ti:Te. Dvojhladinovou ventiláciou sa teda už len na

základe tejto úvahy nedá dosiahnuť optimálna distribúcia plynov.

Viachladinová ventilácia ukazuje, že v teoretickej rovine je možné, iste nie ideálne,

ale v podstatnej miere zlepšiť distribúciu plynov a tým aj ventiláciu pomalých

kompartmentov, pri súčasnom miernom zvýšení priemerného objemového plnenia

rýchlych kompartmentov, pravdaže v závislosti na použitých tlakov (Ppc a PEEPh). Je

teda možné predpokladať, že u difúzneho nehomogénneho poškodenia pľúcneho

parenchýmu povedie k zlepšenej distribúcii plynov do „pomalých“ kompartmentov

a zásadne nezvýši riziko barotraumy v kompartmentoch „rýchlych“, čo by bolo veľmi

nápomocné pre realizáciu „netraumatizujúcej ventilácie“, hlavne v ťažko poškodenom

pľúcnom parenchýme.

34

Obr. č.17. Schéma 1 a 2 hladinovej UVP

Obr.č.18. Schéma 3 a 4 hladinovej UVP

P(kPa)

t (ssek.)

2 4 6 8 10 12 14 16 18 sek

2

1

Ppc = 2kPa

PEEPh1

PC( f=24, TI : TE = 1:1, Ppc = 1 kPa, PEEP= 0,2 PEEPh1 = 1,5 k)

PEEP

PEEPh2

T (sec) pre PEEPh2

T pre PEEPh1

T (sec) pre Ppc

4 LV4 LV

P(kPa)

t ( sek.)2 4 6 8 10 12 14

2

1

Ppc = 1kPa nad PEEP high

PEEPh

PEEP=0,2 kPa

PC ( f=30, TI : TE = 1:1, Ppc = 2 kPa, PEEP= 0,2 kPa)

f PEEPh = 10/min Ti % h = 50%

PEEPh = 1kPa

Te Ti (PC)

Ti = PEEPh Te = PEEP Ti%h = 50%

3 LV3 LV

TlakovTlakovéé hladiny 1....nhladiny 1....n

PPCPAP pri spontCPAP pri spontáánnom dýchannnom dýchaníí -- 1 hladinov1 hladinováá „„UVPUVP““

PCV, PCV, BilevelBilevel, PS, IPPV CMV , PS, IPPV CMV -- 2 hladinov2 hladinováá UVPUVPPP

PEEPPEEP

tt

tt

35

Záverečné zhrnutie.

Pokroky v diagnostike pľúcnej mechaniky a pochopenie súvislostí nehomogénnej

distribúcie plynov v pľúcach umožnilo zmeniť pohľad na konvenčne propagované

ventilačné režimy.

Automatizácia niektorých diagnostických procedúr v reálnom čase, ako aj počítačové

techniky riadenia procesov sú využiteľné v UVP a umožňujú zabezpečiť protektivitu

UVP na podstatne vyššej úrovni, podobne zlepšiť možnosti ovplyvnenia distribúcie

plynov v pľúcach. Zavedenie počítačom riadeného procesu APMV vedie k eliminácii

všetkých potenciálnych problémov a nedostatkov tlakovo riadenej ventilácie.

Preto náš záver pre vyššie predloženú analýzu je:

- aplikujme výhradne tlakovo riadenú ventiláciu /pressure control/

- programovanie parametrov a ich nastavovanie musí byť na základe

primeranej diagnostiky pľúcnej mechaniky a dynamickej časovej konštanty

- zachovávajme všeobecne uznávané medzné parametre pre protektívnu

UVP

- aplikáciou viacerých, podľa pľúcnej mechaniky a τdyn vypočítaných

parametrov, môžeme výrazne zlepšiť distribúciu plynov hlavne v nehomogénne

poškodených pľúcach UVP na viacerých tlakových hladinách „multilevel

ventilation“

- Aplikácia systému servoriadenia UVP na základe“automatic proportional

minite ventilation“ /APMV/ eliminuje nestabilitu MV v tlakovo riadených

režimoch a umožňuje všetky „tlakové režimy“ aplikovať u pacientov

apnoických i pacientov s plne funkčným triggrom. ( PS je možné aplikovať aj

u nedýchajúceho pacienta)

Potrebujeme ventilačné režimy ?

Ak sme definovali ventilačný režim ako prednastavený program, ktorým na základe

lekárom zadaných parametrov, v niektorých prípadoch modifikovaných dychovou

aktivitou pacienta, ovládame prietok (tlak) pri vdychu, trvanie fáz dýchacích cyklov, ich

aktivácie, frekvenciu aplikácie, tlak (prietok) pri výdychu , ako aj ďalšie parametre

36

plynnej zmesi, vrátane chemicko - fyzikálneho zloženia, smerujúcej z ventilátora do

pacientových pľúc, ako aj z pľúc zvyčajne do atmosféry ( v prípade anestézie naspäť do

dýchacieho okruhu).

Potom musíme konštatovať, že prednastavený program je barličkou, ktorá pomáha

lekárovi „niečo“ nastaviť tak, aby výmena plynov v pľúcach bola primeraná

„potrebnej“.

Po 40-tich rokoch od „započatia“ éry široko používanej UVP sa začalo hovoriť

o probléme „open lungs“ (Lachmann a spol.) a pred niekoľkými rokmi o VILI (PILI),

VALI (Gattinoni a spol.)

O „protektívnej ventilácii“ sa hovorí.... ale v mnohých prípadoch len hovorí...

klinická realita a hlavne realita na OP sálach je diametrálne odlišná o čom svedčia

nedávno robené jednodňové štúdie v Holandsku i Česku.

Na základe čoho zadávame ako lekári parametre do prednastaveného programu ???

Prečo chceme ventilátor, ktorý má „38“ ventilačných režimov a ich kombinácií ???

Prečo chceme ventilátor s monitorovaním a vyhodnocovaním „50 parametrov a 18“

kriviek???

Prečo sa na seminároch lekári pýtajú ...aký ventilačný režim mám nastaviť

u pneumónie, ARDS, ALI, počas anestézie, astmy....???

Hľadajú sa barličky ... „režim pre ochorenie“

Prečo sa nikto neopýta, podľa čoho mám programovať zadávané parametre? Ako

mám diagnostikovať vhodnosť či potrebu zmeny parametrov, aby boli pľúca

optimálnejšie ventilované a to protektívne? Čo mám urobiť pre zlepšenie distribúcie

plynov v ťažko , nehomogénne poškodených pľúcach ?

„Zdravé“ pľúca je možné uventilovať pumpičkou na bicykel- myslím to smrteľne

vážne a som ochotný to predviesť.

Nie závažne postihnuté pľúca je možné ventilovať akýmkoľvek štandardným

ventilátorom.... je otázkou, nakoľko ním poškodíme ventilované pľúca a nakoľko naviac

iné vzdialené orgány.

Ťažšie postihnuté pľúca je problém ventilovať !

Veľmi ťažko postihnuté pľúca vie protektívne a naviac efektívne ventilovať málokto.

37

Riešenie:

Zdá sa , že sme našli diagnostický mód, ktorý sa dá aplikovať na nasmerovanie a

orientáciu lekára nastavujúceho parametre ventilačného režimu.

Podľa klinických skúseností publikovaných v nespočetnej literatúre je evidentné, že

aplikácia tlakových režimov je lepšia a bezpečnejšie ako aplikácia objemových.

Výsledky nášho výskumu a vývoja priniesli do oblasti tlakovo riadených režimov

počítačovú asistenciu a APMV.

Kde vidím budúcnosť UVP ?

Tlakovo kontrolovaný režim ( riadený i podporný)

Parametre nastavované z objektívnej diagnostiky pľúcnej mechaniky ( a ostatných

na transport O2 vplývajúcich systémov)

Pomoc pri nastavovaní a sledovaní, optimalizácii.... pomocou počítačovej asistencie

(CAV)-computer assisted ventilation.

Inteligentné ovládanie parametrov na dosiahnutie výmeny plynov (MV).

Ventilácia ťažko nehomogénne postihnutých pľúc na základe počítačovej analýzy

monitorovaných parametrov navrhovaním viacerých tlakových hladín s rôznymi

definovanými tlakmi a frekvenciami.

Fikcia alebo fantázia?

Počítačom asistovaný, tlakovo kontrolovaný, voľne programovateľný režim ventilácie

na potrebnom množstve tlakových hladín s ich optimálnym časovaním, pre dosiahnutie

maximálne možnej distribúcie plynov do nehomogénne postihnutých

bronchoalveolárnych kompartmentov s cieľom zabezpečiť primeranú výmenu plynov

v pľúcach s maximálnou „protektivitou“ nielen pľúcneho parenchýmu.

Celkom na záver: Nezabudnite, že existuje ČAS.... můj čas je pouho-pouhé

prozatím....Poznáte pesničku zo seriálu „Sanitka“?

Ak nezačnete s adekvátnou a naviac efektívnou a protektívnou UVP včas, ochorenie –

patofyziológia a genetika vás dobehne a s tým už nič nespravíte, váš pacient zomrie na

vašu nerozhodnosť.

Nezabudnite, že umelá ventilácia pľúc je aj o inom, než o fúkaní plynu do

dýchacích ciest.... to niekedy nabudúce.