SEVERE ARDS

Σ. Μεντζελόπουλος Κλινική Εντατικής Θεραπείας

Ευαγγελισμός

26-yr old patient with Brain and Pulmonary Contusions

• Vt=550 mL [PBW=72.5 kg]; 7.6 mL/kg PBW • RR=20/min • FiO2=1.0 • PEEP = 8 cmH2O; • Pplateau = 37 cmH2O; Pdriving = 29 cmH2O • PaO2= 63 mmHg; PaCO2 = 50 mmHg; • pHa = 7.25

CT IMAGING ON ADMISISON

Targets ARDS • Gas Exchange • Lung but also RV PROTECTION Traumatic Brain Injury (TBI) • Maintain CPP within 60-70 mmHg • ICP

Anesthesia & NMBs

N Engl J Med 2010;363:1107-16

HR = 0.68 (95%CI = 0.48-0.98); P = 0.04

26-yr old patient with Brain and Pulmonary Contusions

• Vt=500 mL [PBW=72.5 kg]; 6.8 mL/kg PBW • RR=25/min • FiO2=1.0 • PEEP = 8 cmH2O; • Pplateau = 32 cmH2O; Pdriving = 24 cmH2O • PaO2= 49 mmHg; PaCO2 = 44 mmHg; • pHa = 7.30 • ICP=28 mmHg; MAP=84 mmHg

Ventilatory Settings

• ↑ PEEP to prevent lethal hypoxemia in the absence of Pneumothorax, or ↑ Vt?

• ↑ RR to ↓ PaCO2 & ICP? • ↑ PEEP and RR • If PaCO2 & ICP controlled, ↓ Vt to ↓ Pplateau

and Pdriving!

LUNG: What do we need to avoid?

• Hypoxemia and early Death • Ventilator-associated Lung Injury • MOF and Death

AJRCCM 1998;157:294–323

Vt 6mL/kg –

Pplateau ≤30 cmH2O - PEEP 8-24 depending on FiO2

level for SpO2 >90% N=432; 6mL/kg vs. N=429; 12mL/kg NEJM 2000;342:1301-8

Η πίεση πλατώ του αναπνευστικού συστήματος

• Α. Εκφράζει μέσο μηχανικό stress • B. Εκφράζει μηχανικό stress

ατελεκτατικών περιοχών • Γ. Αντικατοπτρίζει τη Διαπνευμονική Πίεση

Η πίεση πλατώ του αναπνευστικού συστήματος

• Α. Εκφράζει μέσο μηχανικό stress

Atelectasis and Distribution of Mechanical Stress

Eur Respir J Suppl. 2003;47:15s-25s.

Στα όρια ατελεκτατούσας περιοχής στο ARDS

• Α. Το μηχανικό stress ξεπερνάει τα 100 cm H2O

• B. Το μηχανικό stress είναι 50-100 cm H2O

• Γ. Το μηχανικό stress είναι 30-50 cm H2O • Δ. Το μηχανικό stress είναι

Στα όρια ατελεκτατούσας περιοχής στο ARDS

• Α. Το μηχανικό stress ξεπερνάει τα 100 cm H2O

INHOMOGENEITY = % GAS [R1-R2] / %GAS OF VOXEL

CONTROL

SEVERE ARDS

INHOMOGENEITY ↓ 15% @ PEEP 15 INHOMOGENEITY ↓ 35% @ PEEP 45

Αγγειακή Βλάβη

Η πιθανότητα μηχανικής βλάβης μικρών αγγείων αυξάνεται

• Α. Σε «ευογκαιμία» • Β. Σε «υπερογκαιμία» • Γ. Σε «υποογκαιμία»

Η πιθανότητα μηχανικής βλάβης μικρών αγγείων αυξάνεται

• Γ. Σε «υποογκαιμία»

Επίδραση του Μηχανικού Stress Eur Respir J Suppl. 2003;47:15s-25s

ARDS and End-Organ Injury Imai et al. JAMA 2003;289:2104-12

PROTECTIVE TRAUMATIC

BIOTRAUMA ICM 2004;30:1865-72

= VT / CRS

Most frequent Vt for PaCO2 control

Gattinoni – Lung Recruitment

• Recruitable Lung < 9% Lung Weight: PEEP ≤ 10 • Recruitable Lung > 9% Lung Weight: PEEP ≥ 15

N Engl J Med 2006;354:1775-86.

High PEEP + RMs

Για βέλτιστο αποτέλεσμα οξυγόνωσης, μετά από RM η PEEP

• A. Πρέπει να αυξάνεται κατά 2-3 cmH2O • Β. Πρέπει να αυξάνεται κατά 5 cmH2O • Γ. Πρέπει να ελαττώνεται κατά 2 cmH2O • Δ. Να μένει η ίδια

Για βέλτιστο αποτέλεσμα οξυγόνωσης, μετά από RM η PEEP

• A. Πρέπει να αυξάνεται κατά 2-3 cmH2O

Οι χειρισμοί επιστράτευσης Α. Εφαρμόζονται οποτεδήποτε στην κλινική πορεία του ARDS

Β. Είναι σχετικά ακίνδυνοι μετά την 4η μέρα του ARDS

Γ. Μπορεί να προκαλέσουν οξεία κάμψη της δεξιάς κοιλίας ή υπό τάση πνευμοθώρακα, κυρίως μετά την 4η ημέρα του ARDS

Δ. Βελτιώνουν την οξυγόνωση τουλάχιστον για 12 ώρες

Οι χειρισμοί επιστράτευσης Γ. Μπορεί να προκαλέσουν οξεία κάμψη της δεξιάς κοιλίας ή υπό τάση πνευμοθώρακα, κυρίως μετά την 4η ημέρα του ARDS

PEEP=15 vs. PEEP=9 JAMA 2010;303:865-73

Best Compliance

Paw-Pes>5-10

Η ιδανική PEEP

• Α. Αντιστοιχεί σε 2 cmH2O πάνω από το γόνυ της εισπνευστικής καμπύλης πίεσης-όγκου

• Β. Αντιστοιχεί σε 2 cmH2O πάνω από το γόνυ της εκπνευστικής καμπύλης πίεσης-όγκου

• Γ. Είναι η PEEP που εξασφαλίζει θετική διαπνευμονική πίεση κατά την εκπνοή και δεν συσχετίζεται με σημαντικό ʺRV stressʺ

Η ιδανική PEEP

• Γ. Είναι η PEEP που εξασφαλίζει θετική διαπνευμονική πίεση κατά την εκπνοή και δεν συσχετίζεται με σημαντικό ʺRV stressʺ

DAY 4: 26-yr old patient with Brain and Pulmonary Contusions

• Vt=480 mL [PBW=72.5 kg]; 6.6 mL/kg PBW • RR=28/min • FiO2= 0.7 • PEEP = 18 cmH2O; • Pplateau = 41 cmH2O; Pdriving = 23 cmH2O! • PaO2= 56 mmHg; PaCO2 = 49 mmHg; • pHa = 7.32 • ICP=29 mmHg; MAP= 63 mmHg

Transgastric TEE View: IVS and its Leftward Shift caused by PEEP increase

Curr Opin Crit Care 2011;17:30-5

What can we do???

IPDMA Design • N=1552 patients from 4 trials of HFOV vs.

CMV [MOAT, 148; eMOAT, 61, OSCILLATE, 548; OSCAR, 795]

• Standardized Database with uniform data definitions

• Primary Outcome: 30-day mortality • Multilevel, mixed-effects Logistic Regression • Adjusted for Age, APACHE II score, baseline

duration of Mechanical Ventilation

PaO2/FiO2 = 64 mmHg HFO-TGI trial P/F = 96.5 mmHg

• 125 patients • PaO2/FiO2 < 150 mm Hg & PEEP ≥ 8 cmH2O • 61 patients: During Days 1-10

postrandomization: Sessions of HFO-TGI until the reversal of the severe oxygenation disturbance i.e. PaO2/FiO2 > 150 mm Hg

• 64 patients: Protective CMV: Vt 5.5-7.5 mL/kg, Pplateau target: 30 cmH2O (

HFO-RMs combined with Tracheal Gas Insufflation (TGI)

•mPaw = CMV mPaw + 10-15 cmH2O

•F ~ 3.5 Hz→Vt ~ 200-250 mL (~3.0-3.5 mL/Kg PBW)

•ΔP = 80-90 cmH2O

•Cuff leak = 3-5 cmH2O

•Bias flow = 60 L/min

•TGI ~ 7 L/min

Cuff leak

• ↑ CO2 clearance ↓ ICP • ↓ Mean Tracheal Pressure by 5-7 cmH2O

relative to the set mPaw • ↓ Risk of HFO-TGI-induced hyperinflation Mentzelopoulos et al. Crit Care Med 2007;35:1500-8 Mentzelopoulos et al. Intensive Care Med. 2011 ;37:990-9.

TGI improves Gas-exchange

• ↑ CO2 clearance ↓ ICP • PEEP effect by impeding expiration • Inspiratory, high-velocity Jet stream • May cause airway trauma and inspissation of secretions, but

these complications are unlikely during short-lasting (i.e. 12-h) sessions & adequate humidification.

Mentzelopoulos et al. Crit Care Med 2007;35:1500-8 Mentzelopoulos et al. Intensive Care Med. 2011 ;37:990-9.

Low Frequency, high Bias Flow/ΔP HFO-TGI with cuff leak

• May also ↓ Right Ventricular stress compared to HFO mainly by:

1] Augmenting Ventilation Pressure Drop at the level of the Trachea

and 2] Improving CO2 clearance • A Vt of ~ 200-250 mL should still be considered as lung protective

HFO-TGI

HFO-TGI

mPaw of approx. 30 cmH2O, corresponding to a Mean Tracheal Pressure of 24-25 cmH2O

HFO-TGI

HFO-TGI

LUNG REPLACEMENT THERAPY TO PROTECT

THE LUNG???

ECMO OR ECCO2R

Rationale: • ↓ Lung Mechanical Stress & • Adequate Gas Exchange • ANTIGOAGULATION RISK OF

HEMORRHAGE = SEVERE LIMITATION IN TRAUMA

ECCO2R

• APTT 50 – 60 s [Heparin 200-600 IU/h] OR • ACT 130 – 150 s (normal: 107s ± 13 s) Bein et al CCM 2006;34:1372-7: • 90 Patients with Severe ARDS At 2 h: • PaCO2 60 → 36 mmHg • PaO2 58 → 82 mmHg

Potentially Lethal Pnaumonia

ECMO

Στην πρηνή θέση

• Α. Μειώνεται η ελαστικότητα του θωρακικού τοιχώματος

• Β. Αυξάνεται η PaCO2 • Γ. Ο αερισμός είναι πιο ομοιόμορφα

κατανεμημένος σε σχέση με την ύπτια θέση

Στην πρηνή θέση

• Γ. Ο αερισμός είναι πιο ομοιόμορφα κατανεμημένος σε σχέση με την ύπτια θέση

CHOSEN STRATEGY: HFO-TGI + RMs

12-24 h sessions for 6 days: mPaw 40 to 30 cmH2O; f=3.5 -4Hz; Cuff leak;

Qbias=60L/min; TGI flow, 6-7 L/min + Antibiotics + Anesthesia + NMB

• PaO2= 100-300 mmHg; PCO2 = 35-40 mmHg; • pHa >7.35; ICP70 mmHg

DAY 10: 26-yr old patient with Brain and Pulmonary Contusions

• Vt=480 mL [PBW=72.5 kg]; 6.6 mL/kg PBW • RR=28/min • FiO2= 0.7 • PEEP = 16 cmH2O; • Pplateau = 29 cmH2O; Pdriving = 13 cmH2O • PaO2= 207 mmHg; PCO2 = 39 mmHg; • pHa = 7.42 • ICP=12 mmHg; MAP=75 mmHg

Conclusion

• BALANCE BETWEEN CONFLICTING PATHOPHYSIOLOGY [E.G. LUNG VS. RV / BRAIN]

MUST PREVENT DEATH DUE TO • HYPOXEMIA …BUT ALSO DUE TO • LUNG INJURY / MOF • RV FAILURE • OTHER PATHOLOGY [E.G. HIGH ICP]

SEVERE ARDS26-yr old patient with Brain and Pulmonary ContusionsSlide Number 3TargetsAnesthesia & NMBs26-yr old patient with Brain and Pulmonary ContusionsVentilatory SettingsSlide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11LUNG: What do we need to avoid?Slide Number 13�Vt 6mL/kg – �Pplateau ≤30 cmH2O -� PEEP 8-24 depending on FiO2�level for SpO2 >90% Η πίεση πλατώ του αναπνευστικού συστήματοςΗ πίεση πλατώ του αναπνευστικού συστήματος�Atelectasis and Distribution of Mechanical Stress�Eur Respir J Suppl. 2003;47:15s-25s. Στα όρια ατελεκτατούσας περιοχής στο ARDSΣτα όρια ατελεκτατούσας περιοχής στο ARDSSlide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Αγγειακή ΒλάβηΗ πιθανότητα μηχανικής βλάβης μικρών αγγείων αυξάνεταιΗ πιθανότητα μηχανικής βλάβης μικρών αγγείων αυξάνεταιΕπίδραση του Μηχανικού Stress� Eur Respir J Suppl. 2003;47:15s-25s ARDS and End-Organ Injury� Imai et al. JAMA 2003;289:2104-12BIOTRAUMA�ICM 2004;30:1865-72Slide Number 34Slide Number 35Gattinoni – Lung RecruitmentSlide Number 37Slide Number 38Για βέλτιστο αποτέλεσμα οξυγόνωσης, μετά από RM η PEEP Για βέλτιστο αποτέλεσμα οξυγόνωσης, μετά από RM η PEEP Οι χειρισμοί επιστράτευσηςΟι χειρισμοί επιστράτευσηςSlide Number 43Slide Number 44Slide Number 45Slide Number 46Slide Number 47Slide Number 48Slide Number 49Η ιδανική PEEPΗ ιδανική PEEPDAY 4: 26-yr old patient with Brain and Pulmonary ContusionsSlide Number 53Slide Number 54What can we do???Slide Number 56IPDMA DesignSlide Number 58Slide Number 59Slide Number 60HFO-RMs combined with Tracheal Gas Insufflation (TGI)Cuff leakTGI improves Gas-exchangeLow Frequency, high Bias Flow/ΔP HFO-TGI with cuff leakSlide Number 65Slide Number 66Slide Number 67Slide Number 68Slide Number 69Slide Number 70ECMO OR ECCO2R ECCO2RPotentially Lethal PnaumoniaSlide Number 74ECMOSlide Number 76Slide Number 77Slide Number 78Slide Number 79Slide Number 80Slide Number 81Στην πρηνή θέσηΣτην πρηνή θέσηSlide Number 84Slide Number 85Slide Number 86Slide Number 87Slide Number 88DAY 10: 26-yr old patient with Brain and Pulmonary ContusionsConclusion