Acute Respiratory Distress Syndrome Roman Ullrich, Christian Sitzwohl, Peter Germann Univ.-Klinik für Anaesthesie und Allgemeine Intensivmedizin Medizinische Universität Wien ARDS - Basics • Definition – Sauerstoff und paO2 – Kriterien • Ursachen / Inzidenz • Pathophysiologie • Outcome 46a, männlich Near-drowning 1 Woche nach Aufnahme paO2/FiO2: 80 Fraction of inspired Oxygen (FiO2) und paO2 • Raumluft: FiO2: 21%Î paO2: 85-100 mm Hg – Sättigung: 97-100% • Gesunde Lunge: FiO2 100% Î paO2: 500mmHg – Sättigung: 100% • Kranke Lunge: FiO2 100% Î paO2 < 500mmHg • Index: paO2/FiO2 (mmHg/ 0,21-1) – Normal: 500 Venturimaske • • • • Empirisch gemessene Werte: 4l O2: FiO2: ca 30 % 8l O2: FiO2: ca 35% 12-15 l O2 FiO2 ca 40% Acute Lung Injury / ARDS - Kriterien • • • • • • Akuter Beginn Lungenröntgen: bilaterale Infiltrate PCWP: < 18 mmHg Oxygenierung (unabhängig von PEEP): paO2/FIO2 < 300 mmHg = ALI paO2/FIO2 < 200 mmHg = ARDS Charakteristika der/des Acute Lung Injury / ARDS • Dauerhafte, schwere Beeinträchtigung des pulmonalen Gasaustausches • Verringerung der Lungencompliance • Pulmonale Hypertension • Erhöhung des Shunts • Arterielle Hypoxämie • Nicht kardiogenes Lungenödem Beispiel paO2/FiO2 • • • • Mit FiO2 40% paO2: 50 mm Hg paO2/FiO2: : 125 Was liegt vor? ARDS - Basics • Definition – Sauerstoff und paO2 – Kriterien • Ursachen / Inzidenz • Pathophysiologie • Outcome Acute Respiratory Distress Syndrome • Verschiedene Ursachen – Direkte – Indirekte • Eine Reaktion Ursachen • Direkte – Haüfig • Pneumonie • Aspiration – Seltener • • • • • Lungenkontusion Embolie Beinhae ertrinken Inhalationsschaden Reperfusionsödem • Indirekte – Häufig • Sepsis • Schweres Trauma; Massivtransfusion – Seltener • Cardiopulmonaler Bypass • Medikamentenüberdosier ung • Pancreatitis R. Ullrich et al. Controlled airway pressure therapy, nitric oxide inhalation, prone position and ECMO as components of an integrated approach to ARDS. Anesthesiology 1999 Direkt Pat. (Überl.) Indirekt Pat. (Überl.) Sepsis 30 (21%) Aspiration 4 (75%) Pulmonaler Infekt 14 (86%) Trauma(o. Thorax) 4 (75%) Beinahe-Ertrinken 1 (100%) Massivtransfusion 3 (67%) Lungenkontusion 26 (88%) Kardiopul. Bypass 2 (28%) gesamt: 45 (87%) gesamt: 39 (80%) Inzidenz • In Europa 2 – 16 / 100.000 Einwohner • Weltweit ca. 500.000 Fälle pro Jahr ARDS - Basics • Definition – Sauerstoff und paO2 – Kriterien • Ursachen / Inzidenz • Pathophysiologie – Ursachen arterieller Hypoxämie • Outcome Normale Lunge Kranke Lunge Pathophysiologi e Akute Phase des ARDS NEJM 2000, 342:1334-49 Stadien des Lungenversagens • Frühe exsudative Phase 1. - 5. Tag • Fibroproliferative Phase 6. – 11. Tag • Fibrose ab 12. Tag Normale Histologie der Lunge Akute Phase des ARDS Hyaline Membran NEJM 2000, 342:1334-49 Fibrose NEJM 2000, 342:1334-49 Ursachen der arteriellen Hypoxämie Intrapulmonal (häufig) VA/Q-Mismatch • • Shunt Diffusionsstörung Extrapulmonal (selten) Atemminutenvolumen Inspiratorischer PO2 Herzzeitvolumen Sauerstoffverbrauch P50, Hämoglobin,pH Ventilation/Perfusion Hypoxisch pulmonale Vasokonstriktion Beide Lungen belüftet 60% 40% Linke Lunge nicht belüftet Ein-Lungen-Beatmung 80% 20% Störung der HPV Beide Lungen belüftet 60% 40% Linke Lunge nicht belüftet Pneumonie 60% 40% Störung der HPV HPV intakt Before OA HPV gestört Before OA Gust et al. Synergistic hemodynamic effects of low-dose endotoxin in acute lung injury. Am J Resp Crit Care Med 1998 Outcome ARDS besser - aber noch schlecht • Mortalität – 1980-1990: 65% – 1997: 34% • Survivors – Nach 6-12 months fast normale Lungenfunktion – Quality of life Ð Teil 2 Therapieformen des ARDS Wesentliche Behandlungsstrategien • Beatmung – Nicht invasiv – Invasiv • Adjuvante Therapien – Kinetische Therapie/Bauchlage – Dehydrierung – Extrakorporale Verfahren (ECMO) • Keine medikamentöse Therapie etabliert Formen der Beatmung Nicht Invasiv Invasiv Nicht invasive Beatmung • Kein Tubus – Maske – Helm • Spontanatmend • Atemerleichterung durch PEEP und hohen inspiratorischen Flow – Atemarbeit unterstützt - nicht ersetzt • High Flow Continuous Positive Airway Pressure = Hf-CPAP Nicht invasive Beatmung Indikationen: Patient bei Bewußtsein Atemmechanisch nicht erschöpft (AF<40; paCO2< 80mm Hg) Toleriert Hf-CPAP Etabliert: COPD Lungenödem Post extubation Nicht invasive Beatmung Nicht invasive Beatmung Invasive Beatmung • Tubus • Patient kontrolliert beatmet = Atemarbeit ersetzt – Druckkontrolliert – Volumskontrolliert • Patient assistiert beatmet = Atemarbeit unterstützt – Augmented spontaneous breathing (ASB) Beatmeter Patient Ventilator - Basic settings • • • • Fraction of inspired oxygen (FiO2) Tidal Volumen (Vt) Atemfrequenz (f) Positive endexpiratory pressure (PEEP) Respirator Indikationen invasiver Beatmung • Patient bewußtlos • Atemmechanische Erschöpfung – (AF>40; paCO2> 80mm Hg) • Anhaltende Gasaustauschstörung • Toleriert Hf-CPAP nicht • ARDS Nebenwirkung - Barotrauma • PIP > 50 cmH2O • Hohe Tidalvolumina • Verringerte Compliance • Aleveolarmambranruptur • Pneumothorax, Pneumomediastinum, Pneumoperitoneum, subkutanes Emphysem 53a, weiblich, Sepsis, ARDS, Barotrauma 10 Tage nach ARDS 4 Wochen nach ARDS New Eng J Med Trial Picture Moderne Beatmungstherapie • Kleine Tidalvolumen 5-8 ml/kg • Niedriger PIP < 30-35 cmH2O • Nicht physiologische, aber sichere Blutgaswerte • Best PEEP • Reduziere FIO2 PEEP und Recruitment Schweinelunge; Sufactantdepletiert; 0 PEEP Schweinelunge; Sufactantdepletiert; 5 PEEP PEEP und Recruitment Schweinelunge; Sufactantdepletiert; 0 PEEP Schweinelunge; Sufactantdepletiert; 10 PEEP PEEP und Recruitment Schweinelunge; Sufactantdepletiert; 0 PEEP Schweinelunge; Sufactantdepletiert; 15 PEEP PEEP • Vermeide inadäquaten PEEP • < 5 und >12-15 cmH2O nicht effektiv • PEEP 12-15 cmH2O mit I:E 1:1 für meisten Patienten mit ARDS ausreichend • Je höher FiO2 desto höher PEEP PEEP und Recruitment in vivo Halter et al. Am J Respir Crit Care Med 2003 in vivo Mikroskop von gesunden Alveolen während eines Atemzyklus Nach Lavage Recruitment Manöver (PIP 45cm H2O, PEEP 35cm H2O for 1 min) PEEP und Recruitment in vivo Halter et al. Am J Respir Crit Care Med 2003 Niedriger PEEP von 5 cm H2O nach Lavage und Recruitment Manöver Hoher PEEP von 10 cm H2O nach Lavage und Recruitment Manöver Gute Beatmung • • • • Tidalvolumina ≤ 7ml/kg Plateaudruck ≤ 30 cm H2O Adäquater PEEP abhängig von FiO2 Hoher CO2 kein Problem Wesentliche Behandlungsstrategien • Beatmung (invasiv/nicht invasiv) • Adjuvante Therapien – Kinetische Therapie/Bauchlage – Dehydrierung – Extrakorporale Verfahren (ECMO) • Keine medikamentöse Therapie etabliert Gravitationstherapie Rationale: • Verbesserung des pulmonalen Gasaustausches durch Lagewechsel von Rücken- in Bauchlage Wirkung: • Verbesserung von Ventilation zu Perfusion Verhältnis • Redistribution von pulmonalem Blutfluß • Effiziente Bronchialdrainage • Recruitment von kollabierten Lungenarealen (transpulmonale Druck ist in Bauchlage höher) Bauchlage • Blutfluß • Bauch – uniform • Rücken – Gradient • Gasfüllung • Bauch uniform Rücken Won et al., CT-based assessment of regional– pulmonary microvascular blood Gradient flow parameters. J Appl Phys 2002 Bauchlage • • • • • • RCT N=304 Prone vs supine Min 6 hrs/d 10 Tage Overall kein Unterschied Gattinoni L. et al., Effect of prone position on survival in patients with acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2001 Bauchlage • Verbesserte Oxygenieru ng • Verbesserte s Überleben in schwerer, refraktärer Hypoxämie Gattinoni L. et al., Effect of prone position on survival in patients with acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2001 Flüssigkeitsmanagement • Rationale – Reduktion des alveolären Ödems durch – Reduktion des hydrostatischen Drucks • Im Tierexperiment eindeutige Wirkung von Manipulation des hydrostatischen Drucks Outcome - Dehydratation • Besseres Survival in Patienten mit niedrigem PCWP – N= 40, retrospektive Beobachtungsstudie • Humphrey et al. Improved survival in ARDS patients associated with a reduction in pulmonary capillary wedge pressure. Chest 1990 • Besseres Outcome in RCT mit Flüssigkeitsrestriktion nach EVLW – N= 101, PCWP versus EVLW-Protokoll – Bilanz 2,239 vs 142 – Weniger EVLW, weniger Beatmungstage und ICU Tage • Mitchell JP et al. Improved outcome based on fluid management in critically ill patients requiring pulmonary artery catheterization. Am Rev Respir Dis 1992 ECMO Oxygenator Gaszufuhr Gaszufuhr Arteriell Heizung Venös Kreiselpumpe Extrakorporale Membranoxygenierung CVVHF paO2 651 mmHg paCO2 28 mmHg SaO2 100% Vena femoralis Patient Vena jugularis paO2 45 mmHg paCO2 70 mmHg SaO2 75% CVVHF Reservoir P4 Wasser 37- 41° COxy 1 P1 Bypass O2/Luft Mischung P2 Rollerpumpe P 3Arterieller Oxy 2 Wasser 37- 41° C Filter Mortalität an ECMO zwischen 40 and 50 % Literatur: • Zilberberg MD et al. Am J Respir Crit Care Med 1998;157:1159-64 • Suchyta MR et al. Chest 1992;101:1074-79 46a, männlich Near-drowning 5 Wochen später Patient 1 • • • • • • 68 a Mann Seit 3 Tagen Fieber und purulenter Husten Dyspnoe Ansprechbar, orientiert Im LuRÖ Infiltrat li. Unterlappen AF:35; RR: 160/95; HF: 110 Blutgasanalyse • • • • • • • • • • Mit 5 l O2 pH: 7,38 pCO2: 32 mm Hg paO2: 55 mm Hg SaO2: 89% HCO3: 21 BE: -3 Na: 142 K: 3,2 Cl: 102 Was tun bei Patient 1 • • • • Intubieren, beatmen ECMO Heimschicken Nicht invasive Beatmung Patient 2 • • • • • Pat 2 Tage nach großen Bauchoperation Somnolent auf Station aufgefunden Kein Hustenreflex Rgs über beiden Lungen AF: 45; RR: 95/40; HF:120 Blutgasanalyse • • • • • • • • • • Mit 12 l O2 pH: 7,20 pCO2: 65 mm Hg paO2: 50 mm Hg SaO2: 86% HCO3: 22 BE: 23 Na: 138 K: 5,3 Cl: 98 Was tun bei Patient 2 • • • • Intubieren, beatmen ECMO Hände zusammenschlagen; davonlaufen Nicht invasive Beatmung Conclusio • ARDS schwerst lebensbedrohlich • Behandlung – Beatmung • Invasiv • Nicht invasiv – Bauchlagerung – Dehydratation – ECMO • Mortalität: 35-40%
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