Transcript PPV HD
PPV v.s. HD
Fellow Onderwijs - I.D. Ayodeji
Effect van “positive pressure ventilation” op hemodynamiek
Geschiedenis
1609 William Harvey
Uitvinding van de bloedsomloop
Exercitatio Anatomica de Motu Cordis
et Sanguinis in Animalibus
1733 Stephen Hales
Eerste Fysiologie
Haemastatics
Hemostat en fan
Geschiedenis
1932 John Dalziel
Eerste beschrijving ijzeren long
Negatieve druk beademing
1950’s
WWII Hoog vliegers
Postitive pressure ventilation
(PPV)
Endotracheal tube
Geschiedenis
1915 Frank Starling
Verhouding preload : slagvolume
The Law of the Heart
1955 Arthur Guyton
Samenvoeging VR en CO curves
Determination of cardiac output by
equating venous return curves and
cardiac return curves
Fysische wetten
• Pascal’s wet voor vloeistof druk: P ∾ Vloeistof kolom
• Continuiteit’s wet: Vernauwing ∾ 1/ Versnelling
• Boyle’s wet voor gassen: P ∾ V
• Laplace’ wet voor distensie: T = P x r
• Bernoulli’s wet voor wrijvingloze stroming: P ∾ 1/ Φ
• Ohm’s wet voor electrische stroom: V = I x R
• Poiseuille’s wet voor wrijvende stroming: ΔP = Φ x R
Basis stroom principe
• Ohm’s wet voor electrische stroom:
• V=IxR
• Spanning = Stroom x Weerstand
• In evenwicht
• Poiseuille’s wet voor stromende vloeistof:
• ΔP = Φ x R
• Druk = Stroom x Weerstand
• In evenwicht
Maar…
Basis stroom principe
• Ohm’s wet voor electrische stroom:
• V=IxR
• Spanning = Stroom x Weerstand
• In evenwicht
• Poiseuille’s wet voor stromende vloeistof:
• ΔP = Φ x R
• Druk = Stroom x Weerstand
• In evenwicht
Basis wisselstroom
• Directstroom Ohm’s wet: V = I x R
• Spanning = Stroom x Weerstand
• In evenwicht
• Wisselstroom: V = I x Z
• Spanning = Stroom x Impedantie
Lat. Impedire = Hinderen
• Impedantie = Weerstand + Reactantie
• Reactantie = Schijnbare weerstand = Capaciteit + Inductie
• Capaciteit = absorbtievermogen
• Inductie = terugslag
• V∾I
• Maar verandert in de tijd
• Z = dynamische R
Stroom Model: Circulatie
• Pulserende stroom: ΔP = Φ x Z
• Druk = Stroom x Impedantie
•
•
Impedantie = Weerstand + Reactantie
Reactantie = Niet tastbare weerstand
• Windpipe effect
• Stroom inertie zoals door turbulentie
• Hervedelingen binnen het circuit
• ΔP ∾ Φ
• Maar verandert in de tijd
• Z is een dynamische variabele R
Stroom model: Expansie vat
•Compliantie = meegevendheid C = Δ V / ΔP
• Logica: compliantie is omgekeerde van stijfheid/absorbtie
• C = 1/R = ΔV / ΔP
• Analogie: Φ = ΔV
• C = Φ / ΔP
• ΔP = Φ /C = Stroom / Meegevendheid
C Kenschetst één holte
Zou C in een pulserende knijpende een statische zijn?
Thorax HolteS
Luchtweg → Pleura
Luchtweg obstructie
Longoedeem & Infiltraat
Pijn & Tonus
Abdomen distensie & Diafragma hoogstand
Pleura → Mediastinum
Pneumothorax pendeling & Vocht collecties
Pericardholte → Ventrikel
Pericardzak en effusie
Myocard oedeem
Myocard tonus
ΔP ∾ ΔV
Complianties zijn variabel
Complianties zijn dynamisch
Complianties zijn multifactorieel
Kunnen wij dan gewoon met ΔP ∾ ΔV verder rekenen?
Thorax HolteS: vat in vat in vat
Luchtweg druk → Pleura druk
Luchtweg obstructie
Longoedeem & Infiltraat
Pijn & Tonus
Abdomen distensie & Diafragma hoogstand
Pleura druk → Mediastinum druk
Pneumothorax pendeling & Vocht collecties
Pericardholte druk → Ventrikel druk
Pericardzak en effusie
Myocard oedeem
Myocard tonus
ΔP ∾ ΔV
ΔP kent absorptie op absorptie op absorptie
ΔP in pericard is niet meetbaar
Wij kunnen dus of meten of beredeneren op basis van aannames
Luchtweg naar Pericard
Transmissie:
1.Positive airway pressure (Paw) →Longvolume
Ongeacht verdeling binnen long parenchym
Effect neemt af met toename van PEEP
2.Longvolume → ITP →Pericarddruk (Ppc)
Overbrenging varieert per patiënt en in de tijd
O’Quin @ J Appl Fysiol. 1985
Follow the volume
Hoger Ppc geeft:
Lagere Venous return (VR)
Hogere Linker ventrikel ejectie
Pinsky @ Am Rev Respir Dis. 1991
De grens: het pericard
Hoe veel ΔPpc er op ΔPaw volgt hangt af van hoe hard:
PEEP vooraf naar binnen drukt
Hart distensie vooraf naar buiten drukt
Ppc is niet te bepalen
Ppc bepaalt de cruciale transmurale druk
Bedenk mate Δ long volume die uit Δpaw volgt..
Follow the volume
HD Factoren waar PPV op ingrijpt
HD: CO = p x Slagvolume
• Rate niet
• Slagvolume wel
• ITP vooral door PPV long volume O’Quin 85
Follow the volume
Rechter Atrium
Venous Return (VR)
Volume stressed
Vstressed = Vtot –Vunstressed
Tonus sympathisch gestuurd (catecholamine)
P mean systemic (Pms) = MVP ipv MAP
∾Vstressed
∾Volume verdeling in circulatie
Hydrostatisch:
Vstress = Pms x Compliantie
Vtot = Pms x Capacitantie
Drukverval i sbepalend:
Veneus: VR ∾ Pms ∾ stress
Atriaal: VR ∾ Right Arterial Pressure (RAP)
Right Atrial Pressure
Atriale vulling:
VR begint met vrije stroom ∾ Pms
2. RAP stijgt met vullen
3. VR vertraagt door RAP stijging
4. VR stopt met Pms = RAP
1.
Nb:
Compliantie is Capactantie
Dit passieve model verwaarloost:
Dat het hart actief zuigt
Dat het atrium actief knijpt
Frank-Starling “Veeg”
Vulling rekt de ventrikel op, druk is het gevolg
Druk ontstaat door vulling en door compliantie & contractie
Volumes zijn niet meetbaar, druk is surrogaat
Follow the volume
Druk als surrogaat voor volume
Vulling rekt de ventrikel op, druk is het gevolg
Correlatie door causale relatie
Volumes zijn niet meetbaar
Druk ontstaat door
Vulling (volume)
Capacitantie (zo je wilt compliantie)
Contractie
Guytons ingeving
Bij elke RAP hoort 1 CO en 1 VR..
Als Pms en Capacitantie (richting coeff.) bij PEEP gelijk blijven
daalt slagvolume
Pms stijging behoudt slagvolume
Als PMS bij PEEP stijgt en C gelijk blijft kan CO gelijk blijven
Paw stijging verhoogt RAP en Pms even veel
Dus Pms ∾ Vstress, tonus of volume
Jelink @ J Appl Fysiol. 2000
Pericard behoudt output
Pericard beperkt atriale uitzetting al bij atm + 5mmHg
Tyberg @ Circulation 1994
Bring on the PEEP
PEEP verhoogt Ppc verhoogt RAP & RVP navenant
Dus RV vuldruk is onveranderd
PEEP verhoogt RAP verlaagt Venous Return
Dus RV eind diastolisch volume & SV dalen
Pinsky @ Am Rev Respir Dis 1992
Door dweilen met de kraan minder open.. Kan minder nat maken
Beperkende kritische veneuze druk
Als PEEP > Pveneus collaberen de afferente vaten
Ongeacht hoe laag RAP is, Pkritisch bepaalt dan Venous Return
Inspiratory hold met 20cmH2O (15mmHg) verlaagt CO niet bij
gevulden door abdominale druk verhoging!
Van den Berg @ J Applied Physiol 2002
Vena Cava Superior Collaps
PPV collabeert afferente ondervulde intrathoracale vaten
VCS collaps voorspelt fluid response
Collaps = 36%
ø afname
na 10ml/kg in 30”vulling = 10ml/kg colloïde in 30”
Response = 11% cardiac index verhoging
Vieillard-Baron @ Intensive Care Med 2004
Rechter Ventrikel
PEEP effect
Preload daalt
Afterload stijgt
Vooral > 15cm, bij 36 hypoxici
Biondi @ Anesth Analg 1988
Peep verhoogt druk in R ventrikel (RVP) & PAP navenant
RV ejectie druk is dus onveranderd
Kleine circulatie heeft een lage zeer variabele impedantie
Afterload verhoging via PVR
Pulmonary Vascular Resistance
PEEP oxygeneert en verlaagt hypoxische vasoconstrictie
Paw bij longen > FRC: comprimeert intrapulmonale vaten
Hogere weerstand
Lagere capaciteit
Paw bij longen <FRC: comprimeert extrapumonale vaten
Lagere weerstand
Hogere Capaciteit
Burton @ J Applied Physiol 1958
PEEP effect
Preload daalt
Afterload stijgt
Vooral > 15cm bij 36 hypoxici
Biondi @ Anesth Analg 1988
Afterload stijgt
Bij 16 ARDSers met pO2 60-80 mmHg
Ondanks hoger pO2
Schmitt @ Critical Care 2005
Waarschijnlijk afhankelijk van pO2, vaatbed obstructie en
compressie van het interstitium
Nb 10mmHg – 14cmH2O
Rechter Ventrikel
Maximale RV wall stress
Laplace’ wet voor distensie: T = P x r = P x r /2
Afterload is een functie van:
RV einddiastolisch volume
RV eindsystolische druk
Laplace wet: oppervlaktespanning van vloeistof/gas in stilstand
Maximale RV wall stress
Laplace’ wet voor distensie: T = P x r
Afterload is een functie van:
RV einddiastolisch volume
RV eindsystolische druk
Maughan @ Circ Res 1979
P
ICO
Kruislings door een andere hond gevasculariseerd
Met rolpomp coronair perfusie
Linker ventrikel geventileerd
In open thorax
Geïsoleerd
In 1979
PAP
Hogere PAP geeft lagere ejectie fractie en grotere preload
In 34 ARF patiënten rechts
In 8 sepsis patiënten biventriculair
Zolang zij ziek zijn
PEEP PAP =ARF PAP?
Brunet @ Intensive Care Med 1988
RV eind diastolisch volume & EF onafhankelijk van PEEP<20
Een gericht onderzoek
15 Heidelbergse schapen
Wel LVF beperking
PEEP frustreert RV soms niet
Luecke @ Intensive Care Med 2004
Linker Diastole
LV preload
PEEP verlaagt het aanbod van rechts: sVR
PEEP beïnvloedt het septum & interventriculaire spel
PEEP beïnvloedt de LV compliantie
Het interventriculair spel
PEEP drukt het septum door rechts distensie naar links
Radiomarkers in honden tot RV bypass
Scharf @ J Appl Physiol 1982
TTE bij mens tijdens eerste 3 slagen in 40-60 mmHg Mueller
Nb Mueller = Omgekeerd Valsalva
Brinker @ Circulation 1980
PEEP drukt het septum juist naar links
Janicki @ Am J Physiol 1990
Olsen @ Circ Res 1983
“Er gebeurt daar iets”
Het LV Long spel
PEEP verlaagt LV compliantie
PEEP 15 in honden
Haynes @ J Applied Physiol 1980
PEEP 15 in honden
Loyd @ J Apllied Physiol 1982
PEEP verlaagt LV compliantie niet
PEEP 12 in honden
Fewell @ Am J Physiol 1981
Logischerwijs in cor pulmonale
“Compliantie zal door een stijvere long iets afnemen”
Nb. 65mmHg = 88cm H20
Linker Systole
Schrik & schoonheid
Het effect van PEEPs op LV contractiliteit geeft meer
discussie dan alle andere hart-long interacties
Starling wordt veel toegepast: preload vs output
Volume is relevanter dan druk
“Although this relationship is physiologically relevant, because
normal pumping of the ventricles requires that they deliver
appropriate amount of blood to the tissues at low filling
pressures.”
MM le Winter
Let us stray into the realm of conjectures
Laat ons het rijk der veronderstellingen in struinen
Crux: Hartfunctie
Ejectie fractie
Verkorting snelheid
Fractionele verkorting
Allen worden door externe preload factoren beïnvloed
“Elastance dan?”
Trappetje af
Hogere ITP verlaagt afterload net als arteriele druk verlaging
Fessler @ J Applied Physiol 1992
Pinsky @ J Applied Physiol 1985
Pinsky @ J Applied Physiol 1983
Pericard spel weer
Een groter hart zit strakker in zijn pericard
Afterload neemt af onder PEEP
Klinger @ Crit Care Clinics North Am 1996
Effect van lagere transmurale druk?
Effect van lagere MAP dus makkelijkere runoff?
PEEP vermindert de representativiteit van Pslokdarm voor
Ppc
Afterload reductie verbetert output zelden wegens lagere
slagvolumes.. De sleutel is frequentie?
CHF
CO could rise like in vasodilation
Textboek
PEEP effect may be result of poorly understood reflex
vasodilation and altered sympathoadrenal function
Hypervolemie gaat VR reductie tegen
Pouleur @ Circulation 1980
Coronair
PEEP kan coronairen dicht drukken
Honden
Laatste woord niet gezegd
Ze zitten niet voor niets aan de buitenkant
Niet ongebreideld PEEPen
COPD
COPD patiënten met een goede respiratoire status kunnen
tijdens weaning cardiogeen longoedeem ontwikkelen
Lemaire@ Anaesthesiology 1988
LV EF blijft in deze groep onder PEEP wel behouden itt KN
Richard @ Intensive Care Med 1994
Klinische praktijk: de motivatie van Furosemide voor detubatie
PEEP kan hier helpen doordat intrinsieke PEEP door
extrinsieke wordt vervangen
Maakt het de circulatie uit waar Paw vandaan komt?
ARDS
Deze geneeskunst is in ARDS toepasbaar:
Daarbij kunnen wij de verdeling van ARDS in ogenschouw
nemen bijvoorbeeld door een CT voor en na PEEPverhoging te
gebruiken om (op een moment) te zien wat de meerwaarde is
van hoger PEEP (met of zonder recruiting) zodat het
cardiopulmonale spel niet onnodig op gang komt
Veel gelezen:
Geloof
Moet
Waarschijnlijk
Zal
Geloof biedt zekerheid voor hen die de realiteit niet kennen.
Wij kennen de realiteit niet omdat wij hem niet kunnen zien.
Meten vergt weten
We may regard the present state of the universe as the effect of its
past and the cause of its future. An intellect which at a certain
moment would know all forces that set nature in motion, and all
positions of all items of which nature is composed, if this intellect
were also vast enough to submit these data to analysis, it would
embrace in a single formula the movements of the greatest bodies of
the universe and those of the tiniest atom; for such an intellect
nothing would be uncertain and the future just like the past would be
present before its eyes.
Pierre Simon Laplace @ A Philosophical essay on Probabilities
Take home message