Beademing en anesthesiesystemen

Beademing en
anesthesiesystemen
L. Biesemans
UZ Leuven
AVU 17 november 2007
DOEL ANESTHESIESYSTEMEN
– Verwerving controle over ademgassen
• % O2
• Concentratie inhalatie anestheticum
• Controle ET CO2
• Bevochtiging inspiratoire gassen bij cirkelsysteem
met minimale FGF
– Functie breathing circuit
• Aanvoer O2 + inhalatieanestheticum
• Eliminatie CO2 d.m.v.
– Adequate FGF
– Sodalime absorptie
1

Ventilatie en oxygenatie
E. Vandermeersch
2

Mapleson systeem
• Kenmerken
– Patiënt conectiestukken: masker, tube
– Kartelslang: gasreservoir
– Pop-off valve of opening aan lucht
– Geen mechanische klep die
inademingsstroom van uitademing scheidt
– Ballon: gasreservoir
– Inlaat voor vers gas
– Rebreathing afhankelijk van omvang vers
gasdebiet
3

Cirkelsysteem
• Ontwikkeld door Sworth
• Opbouw
– 2 éénrichtingskleppen
• 1 op inspiratoir been / 1 op expiratoir been
– 2 karteldarmen
– Connetiestuk voor pt.: Y- stuk
– Cannister voor sodalime
– Vers gasinlaat
– Overdrukklep
– Ademballon
vaporizer
Hospital
central
gas
supply
4

Cirkelsysteem
• Voordelen
– Minimaal verbruik Vol.
Ane + vers gas
– Resp. warmte +
vochtigheid behouden
– Ook bij kinderen
• Nadelen
– Grote dode ruimte
– Malfunctie
unidirectionele
kleppen
Ideale CO2 absorber
• Geen reactie met anesthetica
• Niet toxisch
• Lage weerstand tgo airflow
• Goedkoop
• Gemakkelijk hanteerbaar
• Efficiënt CO2 absorberen
5

Chemie van CO2 absorbens
• Sodalime meest gebruikt / (Cahydroxide
lime)
• Doel: eliminatie CO2 uit breathingsysteem
• Samenstelling
– 80% calcium hydroxide
– 15% H2O
– 4% natrium hydroxide
– 1% kalium hydroxide (activator)
CO2 absorptie via chemische
reacties
• CO2 + H2O H2CO3
• H2CO3 + 2NaOH(KOH)
Na2CO3(K2CO3)+ 2H2O + warmte
• Na2CO3(K2CO3) + Ca(OH)2 CaCO3
+ 2 NaOH(KOH)
6

Absorptie capaciteit: soda lime
• Maximaal 26 L CO2 per 100g absorbent
• ~ beschikbare chemische reactiviteit
• ~ fysische availability: granule
• Channeling: vorming passageweg voor
gas: laagste weerstand
=> 10 – 20 L CO2 absorptie per 100g
absorbent
Ethyl Violet: indicator
• Functionele integriteit van absorbent
schatten
– Einde van CO2bindingscapaciteit aan te
tonen
• Kleurloos => paars als pH van absorbent
vermindert door CO2absorptie
• Vers absorbent: pH > critische pH 10.3:
kleurloos
• Uitgeput absorbent: pH

Interactie: inhalatieanesthetica en
absorbent
• Sevofluraan produceert degeneratie-producten
bij interactie met CO2 absorbent
• Belangrijkste: compound A
– Low flow of gesloten circuit
– Baralyme
– Hoge conc. Sevo in anest. systeem
– Hoge absorbent t°
– Versheid absorbent
⇒In klinische omstandigheden: geen adverse effecten bij
mensen bij low flow anesthesie
⇒Cave: CO-intoxicatie bij uitgedroogde korrels
Interactie: inhalatieanesthetica en
absorbent
• Factoren die productie van CO
beïnvloeden
– DES ≥ ENFL > ISO >> HALO = SEVO
– Vochtigheidsgraad absorbent
– Type absorbent: Baralyme > sodalime
– hoge t°= meer productie CO
– Ane concentratie: hogere conc.= meer CO
– Lage verse gas flow
8

FRC
Spontane ademhaling met en
zonder anesthesie
• Thoraxholte
– vnl. diafragma zorgt voor ↑ thoraxcapaciteit
• Thoraxwand: neiging tot expansie
• Long: neiging tot collaps
• In rust
– licht neg. Intrapleurale p
– Longvolume = FRC
• Inademen
– Neg. Intrapleurale druk groter
9

Spontane ademhaling
• Liggend
–FRC↓: abd inhoud duwt diafragma in thorax
– Residuele spiertonus helpt FRC behouden
– Geen microatelectase
• Liggend + AA
– wegvallen residuele spiertonus => FRC↓↓
• RV = eind exp. Rustvolume
–DalingFRC
• Onafhankelijk van anesthesticum en al dan niet beademen
• Minder bij ketamine
• Geen supplementaire daling van FRC bij curarisatie
Liggend + AA
• Na inductie: reductie longvolume
– Toevallen kleine luchtwegen
• vnl. dependente gebieden
– Microatelectase
• compressie
• trage resortpie van gas achter gesloten luchtwegen
• Probleem met surfactantproductie
– CC > FRC bij jonge patiënten onder narcose
– Versnelde resorptie met hoge FIO2
– Obesitas: versnelt atelectase
10

Nunn
Nunn
11

Mushin
Mechanische ventilatie
• Mate van ondersteuning geven die
– AH-arbeid doet dalen
– Zoveel mogelijk spontaan laten ademen
– Alveolaire ademhaling optimaliseren
• Voordelen spont. AH
– Behoud kracht AH-spieren
– Behoud coördinatie tussen de spieren
– Geen sedatie, geen paralyse
– Geen respiratoire alkalose
12

Resistance vs. Compliance Load
Peak Pressure
Proximal
airway
pressure
Plateau
Inspiratory Hold
Piekdruk: p peak
PIP: Peak Inspiratory Pressure
• Maximale druk gemeten op einde van insufflatie
• PIP = Pta + Pa
– Pta: p nodig om gasflow te verkrijgen en weerstand
van luchtwegen te overwinnen
– Pa: druk van gasvolume wanneer het alveolen vult
• Reflecteert weerstand van tube en luchtwegen +
compliance longen en thoraxwand
• Compliance = V/P
– Dynamische compliance=
VT / (PIP - PEEP)
• Meting gedurende flow
13

plateaudruk
• Druk in alveoli op einde van volledige inspiratie
• Druk nodig om avleoli open te houden
(onafhankelijk van weerstand)
• Relfecteert long/thoraxwand compliance
• Statische compliance = VT / (plat – PEEP)
• Meting:
– eind inspiratoire pauze
– No flow state
Mushin
14

Tijdsconstante
• Alveolen met korte tijdscte: snelle en
volledige vulling
• Andere alveolen worden later gevuld
=> pendelen van lucht van ene alveolus
naar andere
15

Nunn
Invloed van beademing op
ventilatie-perfusie verhouding
• Dezelfde mate van atelectase en FRCvermindering
bij
– ane + spont AH
– ane + curarisatie + ventilatie
• MAAR verschil in distributie van ventilatie
• Diafragma shift naar craniaal
• Spont. AH: Dorsaal deel diafragma grootste uitwijking bij pt in
ruglig
• Pos drukbeademing: vnl verplaatsing diafragma bovenaan,
ventraal bij pt in ruglig
=> vnl ventilatie van niet dependente gebieden
17

Pos druk beademing
• Zwaartekracht: doorbloeding dependente
gebieden > niet dependente
• Ventilatie: niet dependente gebieden beter
geventileerd dan dependente
=> ventilatie/perfusie mismatch bij bij pos.
druk beademing bij geanesthesieerde pt in
ruglig
• Maskering van shunt door hoge FIO2
– Beter starten met lage FIO2
– Oxygenatie verbeteren door aanpassen ventilatieparameters
• ↑ alveolaire ventilatie
• betere bevloeiing van goed geventileerde gebieden
• Theoretisch: beter zolang mogelijk spontane AH
– Manipulatie ventilatieparameters om zo goed mogelijke V/Q
match te bekomen
– Bij toename AH-arbeid zal pt arbeid zo klein mogelijk houden
• Verkleinen TV
• Opdrijven AH frequentie
snelle oppervlakkige AH
18

Invloed van longvolumeverandering
op cardiovasculair systeem
• Mechanismen
– Verandering tonus symp. en parasymp. ZS
– Verandering in pulm. Vasc. R
– Directe expansiebelemmering hart
– Interventriculaire dependentie
– Verhoogde intra-abdom. p
19

Intra-abdominale p
• Spont AH
– Verminderde intrathoracale p en RA p
– intra-abd p
– mean systemic pressure
• Beademen
– RA p
– intra-abd p
– netto: geen/kleine daling veneuze retour
• Bij hypovolemie: verminderde bloedtoevoer vanuit onderste
lichaamshelft, sterker effect bij PEEP
Invloed van intrathoracale
drukveranderingen
• Intrathor druk en gradiënten voor bloedstroom
– Circulatie
• Intrathoracaal compartiment: intrathor p
• Extrathoracaal compartiment: atmosferische p
– Ventilatie
• Verandert intrathor p
• Wisselende drukgradiënten tss circulatiecomponenten in en
buiten thorax
– intrathor p
• veneuze retour
• RVEDV
• Gemakkelijkere ejectie LV
20

Applied Cardiovasc. Phys., Kelman, sec.ed., p115
Invloed van intrathoracale
drukveranderingen
• Effecten op functie van RV
– Beademen: intrathor p
• p RA, transmurale vullingsdruk
Gevolg: ven retour en RV eind diast vulling
• R/ volume en/of vasoconstrictie
• Effecten op functie LV
– Intrathor p bij spont AH = belemmering ejectie LV nr
buiten-thor compartiment
• Normaal: geen probleem
• Slechte ventikelfunctie of extreem neg druk
– Falen LV:- longoedeem, falen spont AH
- onvoldoende O2 nr weefsels
21

Interpretatie van hemodynamische
metingen bij beademde patiënten
• Intravasculair volume
– Drukmeting via CVC / AP catheter
• Verandering in intrathor p eerder dan intravasc p
• Stemmen fasisch overeen met veranderingen in resp cyclus
• Best eindexpiratoire waarden
• Hartdebietmeting
– Meting bij insufflatie: lage waarde
– Meting bij expiratie: hoge waarde
– Meer betrouwbare resultaten zo verschillende
metingen over ganse respiratoire cyclus
Mushin
22

Auto-PEEP
• Onvoldoende tijd voor de alveolen om zich te ledigen
voor de volgende AH
– Bij asthma / emfyseem bij lange insp tijd (en dus onvoldoende
lange exp tijd)
– Bij hoge RR: korte absolute expiratietijd
• Resulteert in progessieve hyperinflatie van alveolen met
progressieve eind exp p: instrinsieke PEEP
• Barotrauma
• Cardiovasc compromise tgv intrathor p
– belemmerde veneuze retour
– compressie cardiale fossa
– pulm vasc R: vals hoge PCWP
– hartdebiet: geen primair card falen!
Charles Gomersall
23

Mark D. Siegel, MD
Bronnen
• W.W. Mushin: Automatic ventilation of the lungs (Third Edition-
Blackwell Scientific Publications)
• J.F. Nunn: Applied Respiratory Physiology (Third Edition -
Butterworths)
• A.S.A. Refresh Course – volume 21 – chapter 16
• Current Opinion – volume 6 – 1991 – K. Sykes: Artificial ventilation
• C. Prys-Roberts: International Practice of Anaesthesia (volume 1 –
Butterworth – Heinemann)
• M.J. Tobin: Principles and Practice of Mechanical Ventilation, Mc
Graw-Hill 1994
• Yaksh: Anesthesia: Biologic Foundations, Chapter 77, 1349-1365
• E. Vandermeersch: Fysiologie van de kunstmatige beademing
A.V.U. cursus 2002
• S.P. Pilbeam, J.M. Cairo, Mechanical Ventilation, physiological and
clinical applications, fourth edition
24