Μηχανική Αναπνοή στη Γρίπη. Ηρακλής Τσαγκάρης, Επίκουρος Καθηγητής Εντατικής Θεραπείας Αττικό Νοσοκομείο

Μηχανική Αναπνοή στη Γρίπη Ηρακλής Τσαγκάρης, Επίκουρος Καθηγητής Εντατικής Θεραπείας Αττικό Νοσοκομείο

The French Ministry of Health organized the response to the pandemic according to the possible needs, in order to regulate the supply of equipment. The purpose of this plan was to distribute resources equitably across regions while avoiding any shortage in ICU beds.

Extracorporal membrane oxygenation (ECMO) devices and ICU ventilators were distributed in the reference centers. A 15% rate of ICU bed occupancy by flu patients in a region was indicated as a critical threshold to consider cancellation of scheduled surgical activities.

Θεραπευτικές επιλογές 1)Αιτιολογική θεραπεία 2) Μηχανικός αερισμός Προστατευτικός μηχανικός αερισμός Βέλτιστη PEEP Καθοδήγηση μέσω οισοφάγειου καθετήρα Πρηνής θέση HFOV Εξωσωματική υποστήριξη οξυγόνωσης/αφαίρεση διοξειδίου άνθρακα 3)Φαρμακευτικές παρεμβάσεις Περιορισμός υγρών Νευρομυικοί αποκλειστές Κορτικοειδή Εισπνεόμενο μονοξείδιο αζώτου/ αγγειοδιασταλτικά φάρμακα Εξωγενής χορήγηση επιφανειοδραστικού παράγοντα Matthay MA et el, J Clin Invest 2012;122:2731

Προστατευτικός μηχανικός αερισμός Vt 6ml/kg προβλεπόμενου σωματικού βάρους Ppl 30cmH 2 0 Άνδρες: 50+0.91 (cm-152.4), γυναίκες: 45.5+0.91(cm-152.4) Lower Vt: 6ml/kg Traditional Vt: 12ml/kg ARDSNet, N Eng J Med 2000;342:1301

The overall mortality rate of non-eligible patients excluded for technical reasons Deans KJ et al, Crit Care Med 2005;33:1141

The effect of changing tidal volume on mortality is dependent on pulmonary compliance This interaction remained significant after controlling for differences in age, APACHE II, and PaO2/FIO2 ratio in univariable and multivariable analyses. Deans KJ et al, Crit Care Med 2005;33:1141

Υψηλή vs χαμηλή PEEP 549 ασθενείς επιλογή PEEP: ανάλογα με ανταπόκριση οξυγόνωσης βάσει του πρωτοκόλλου Low PEEP: 8.3 3, high PEEP: 13.2 3 Ημέρες εκτός αναπνευστήρα, εκτός ΜΕΘ, θνητότητα, βαρότραυμα: χωρίς διαφορά ARDSNet, N Eng J Med 2004;351:327

NIH NHLBI ARDS Clinical Network Mechanical Ventilation Protocol Summary

Δυνατότητα επιστράτευσης κυψελίδων Ετερογενής πληθυσμός ασθενών, διαφορετική δυνατότητα επιστράτευσης, μικρότερη σε άμεσο ARDS Υψηλότερο ποσοστό επιστρατεύσιμου ιστού: Μικρότερος λόγος po 2 /FiO 2 Υψηλότερη pco 2 Χαμηλότερη Crs Υψηλότερη θνητότητα Pelosi P et al, Eur Respir J 2003;s42:48 Gattinoni Let al, N Eng J Med 2006;354:1775

Ο ρόλος της CT red: hyperinflated blue: normally aerated yellow: poorly aerated green: nonaerated Terragni P et al, Am J Resp Crit Care Med 2007;175:160

Αποτέλεσμα χειρισμού επιστράτευσης Barbas CSV, Crit Care Res Pract 2012, doi:10.1155/2012/952168

Lung stress/ lung strain Stress: η πίεση που αναπτύσσεται στις δομές του πνεύμονα στις οποίες εφαρμόζεται η διατείνουσα δύναμη (διαπνευμονική πίεση: P L = P AW - P pl ) Strain: ο λόγος της αύξησης του όγκου του πνεύμονα κατά την αναπνοή προς τον όγκο ηρεμίας (ΔV/Vo) Stress (P L )=K x (ΔV/Vo) (K=ειδική πνευμονική ελαστικότητα= διαπνευμονική πίεση στην οποία η FRC διπλασιάζεται) Gattinoni L et al, Curr Opin Crit Care 2012;18:42

Lung stress/ lung strain Chiumello D et al, Am J Resp Crit Care Med 2008;178:346

For a given Pplat transpulmonary pressure (i.e. stress) differs considerably among patients Chiumello D, et al. Am J Respir Crit Care Med. 2008; 178(4):346-55.

For a given Pplat transpulmonary pressure (i.e. stress) differs considerably among patients Respiratoty system (Pplat)= Lung + Chest Wall (incl. abd) Chiumello D, et al. Am J Respir Crit Care Med. 2008; 178(4):346-55.

Επιλογή θετικής τελοεκπνευστικής πίεσης Βελτίωση po2/fio2, βελτίωση ενδοτικότητας Τάση μείωσης θνητότητας στις 28 ημέρες Talmor D et al, N Eng J Med 2008;359:2095

Πότε χρειάζεται οισοφάγειος καθετήρας Grasso: καθοδήγηση απόφασης για ECMO βάσει διαπνευμονικής πίεσης Πρόταση: χαμηλή ενδοτικότητα (<40ml/cmH20) po2/fio2 <300 ανάγκη PEEP >10cmH20 για διατήρηση Sat>90% pco2>60mmhg ή ph<7.2 Sorosky A, Esquinas A, Crit Care Res Pract 2012, doi:10.1155/2012/597932

Pplat 31cm H2O Pplat 31cm H2O

Results of the present study may therefore suggest that (a) liberal and inclusive criteria for centralizing patients with H1N1-induced ARDS to centers with ECMO facilities should not be considered prima facie grounds to actually implement ECMO, (b) titrating PEEP to target a PPLATL value of 25 cmh2o instead of a PPLATRS of 30 cmh2o may optimize oxygenation and prevent inappropriate use of ECMO in those patients with influenza A (H1N1)-associated ARDS that have abnormal chest wall mechanics.

Πρηνής θέση Θεραπεία διάσωσης σε ασθενείς με σοβαρή υποξαιμία, υψηλή Ppl Prone-supine II study: προοπτική μελέτη (175 ασθενείς σε ύπτια θέση, 169 σε πρηνή), ARDS με μέτρια/σοβαρή υποξαιμία, προστατευτικός αερισμός, πρηνής 20ώρες/ημέρα Taccone P et al, JAMA 2009;302:1977

Sud S et al, Intensive Care Med 2010;36:589

PROSEVA TRIAL Πρώιμη εφαρμογή πρηνούς θέσης σε ARDS PO2/FiO2 <150, PEEP >5cmH20, FiO2 >60%, Vt 6ml/kg Επιβεβαίωση εντός 12-24 ωρών στη ΜΕΘ Θνητότητα στις 28 ημέρες: 32% στην ύπτια θέση vs 16% στην πρηνή θέση (στατιστικά σημαντική) Πρόταση: συστηματική εφαρμογή πρηνούς θέσης σε αυτή την ομάδα ασθενών Guérin C, ESICM 2012

Ταλάντωση υψηλής συχνότητας High frequency oscillatory ventilation Αναπνεόμενος όγκος μικρότερος από τον ανατομικό νεκρό χώρο 1-2ml/kg 3-15b/sec Ενεργητική εισπνοή και εκπνοή Ferguson ND et al, NEJM 2013;oa1215554

Malhotra A, Drazen JM NEJM e1300103

OSCILLATE trial OSCAR trial πολυκεντρική τυχαιοποιημένη μελέτη σύγκρισης HFOV vs. προστατευτικού μηχανικού αερισμού (275 ασθενείς σε HFOV, 273 ασθενείς σε pressure control) πολυκεντρική τυχαιοποιημένη μελέτη σύγκρισης HFOV vs. προστατευτικού μηχανικού αερισμού (398 ασθενείς σε HFOV, 397 ασθενείς σε pressure control) Ferguson ND et al, NEJM 2013;oa1215554 Young D et al, NEJM 2013;oa1215716

Μη επεμβατικός μηχανικός αερισμός Αποφυγή μη επεμβατικού μηχανικού αερισμού σε ARDS και εξωπνευμονική οργανική ανεπάρκεια κατά την εισαγωγή ή επί ανάπτυξης ανεπάρκειας οργάνου κατά την πορεία της νόσου Αποφυγή εκτός αν η υποκείμενη καταπληξία, μεταβολική οξέωση και σοβαρή υποξαιμία (PaO 2 /FiO 2 150) μπορούν να διορθωθούν ταχέως. Προχωρημένη ηλικία, υψηλό SAPS II score στην εισαγωγή και PaO 2 /FiO 2 175 σε μία ώρα NIV προδικάζουν ενδοτραχειακή διασωλήνωση Nava S et al, Respir Care 2011;56:1583

354 consecutive pts 7 centers EUR+USA

Φαρμακευτικές επιλογές Θεραπευτικές επιλογές

Διαχείριση υγρών 1000 ασθενείς, ελεύθερη ή συντηρητική χορήγηση υγρών Wiedemann HP et al, N Eng J Med 2006;354:2564

Νευρομυικοί αποκλειστές Αποφυγή δυσχέρειας συγχρονισμού ασθενούςαναπνευστήρα Διευκόλυνση αερισμού με χαμηλό Vt, υψηλή PEEP Διευκόλυνση αερισμού inverse ratio Διευκόλυνση αερισμού σε πρηνή θέση Διευκόλυνση HFOV Κίνδυνος: μυική αδυναμία (άκρων και διαφράγματος) που μπορεί να διαρκέσει μήνες μετά την έξοδο από τη ΜΕΘ Hraiech S et al, Curr Opin Crit Care 2012;18:495

Νευρομυικοί αποκλειστές Βελτίωση επιβίωσης, μικρότερη διάρκεια μηχανικού αερισμού, μικρότερη επίπτωση οργανικής ανεπάρκειας εκτός του αναπνευστικού συστήματος σε χορήγηση cisatracurium τις πρώτες 48 ώρες σε σχέση με placebo Papazian L et al, N Eng J Med 2010;363:1107

Εισπνεόμενο NO Εκλεκτική πνευμονική αγγειοδιαστολή Αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες Adhikari NKJ et al, BMJ doi:10.1136/bmj.39139.716794.55

Εισπνεόμενο NO Νεφρική βλάβη Θνητότητα Adhikari NKJ et al, BMJ doi:10.1136/bmj.39139.716794.55

Εξωγενής χορήγηση επιφανειοδραστικού παράγοντα Θνητότητα στις 28-30 ημέρες Stevens TP, Sinkin RA, Chest 2007;131:1577 Zhang LN et al, Exp Ther Med 2013;5:237

Refractory hypoxemia: Everything has failed, now what?

ECMO Γρίππη Α H1N1 Αυστραλία, Νέα Ζηλανδία: 68 ασθενείς σε ECMO, επιβίωση 75% Ιταλία: 14 κέντρα με ECMO, 68% επιβίωση Γαλλία: 123 ασθενείς σε ECMO, θνητότητα 36% Επιπλέον: ένδειξη για υπερ-προστατευτικό μηχανικό αερισμό με Ppl 25cmH 2 O Combes A et al, Curr Opin Crit Care 2012;18:527

Geschichte der extrakorporalen Membranoxygenierung 1916: Entdeckung des Heparins 1937: erster Einsatz einer Herz-Lungen-Maschine Gibbon JH (1937) Artificial maintenance of circulation during experimental occlusion of pulmonary artery. Arch Surg 34:1105 1131 Probleme: Luftembolie, Hämolyse, MOV ECMO und ECLA Dr & Mrs Gibbon with their CPB machine

1967-1969 Kolobow demonstrated feasibility of long term ECMO in lambs

ECMO und ECLA Hill JD, O Brien TG, Murray JJ. Prolonged extracorporeal oxygenation for acute post-traumatic respiratory failure (shock-lung syndrome). N Engl J Med 1972;286:629 63

1972 1974 Widespread uncontrolled use of ECMO 1974 1976 US National ECMO study Please do not randomize me

Analogies between Renal and Respiratory Support Gattinoni, Br J Anaesthesia, 1978

Intensive Care Medicine 2009;35:2105-14

ECMO Implantationen an der MHH 120 109 100 80 60 60 52 ECMO ECLA 40 30 20 10 10 15 19 20 22 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 ECMO und ECLA

E.C.M.O. στo ARDS Ιστορία Βασικές αρχές - Εξοπλισμός Κλινική εμπειρία - Μελέτες H θέση του στην αντιμετώπιση του ARDS σήμερα Οι ενδείξεις εφαρμογής Πού και πώς?

ECMO Arterio-venous Overtake of lung and heart function Veno Venous => Overtake of lung function From Vena Femoralis into Arteria Femoralis From Vena Jugularis into Arteria Femoralis From Vena Femoralis into Aorta ascendens From Right Atrium into Aorta ascendens From Right Atrium into Arteria Femoralis From Vena femoralis into Vena jugularis From Vena femoralis right into Vena femoralis left From Right Atrium into Vena femoralis From Vena Femoralis into Vena subclavia ECMO und ECLA

As the degree of recirculated oxygenated blood can limit oxygenation in veno-venous ECMO, it is of utmost importance to ascertain that the tip of the return cannula is positioned away from that of the inflow cannula. Recirculation is reduced by configuring the veno-venous ECMO circuit to access blood from the vena cava and return to the right atrium (cavo-atrial flow) Rich PB, Awad SS, Crotti S, et al. A prospective comparison of atrio-femoral and femoro-atrial flow in adult venovenous extracorporeal life support. J Thorac Cardiovasc Surg 1998; 116:628 632.

Mode of ECMO Echocardiography should be performed before veno-venous ECMO placement to identify severe left ventricular dysfunction, which might necessitate the use of venoarterial ECMO. Alternatively, right ventricular dysfunction secondary to ARDSinduced pulmonary hypertension is effectively treated by venovenous ECMO.

Κύρια ευρήματα: εφικτός και ασφαλής αερισμός με Vt 3ml/kg σημαντική μείωση ανάγκης καταστολής/αναλγησίας χωρίς σημαντική διαφορά ελεύθερων μηχανικού αερισμού ημερών, εκτός από την ομάδα ασθενών με po2/fio2<150 Bein T et al, IntensiveCare Med 2013; doi:10.1007/s00134-012-2787-6

Resuscitation of ECMO: technologic developments

E.C.M.O. στo ARDS Ιστορία Βασικές αρχές - Εξοπλισμός Κλινική εμπειρία - Μελέτες H θέση του στην αντιμετώπιση του ARDS σήμερα Οι ενδείξεις εφαρμογής Πού και πώς?

Eligible patients were 18 65 years Severe but potentially reversible respiratory failure Murray score (from all four variables PaO2/FiO2 ratio, PEEP, lung compliance, and chest radiograph appearance) of 3 or higher, Or uncompensated hypercapnoea with a ph <7,20 despite optimum conventional treatment.

Patients were excluded if they had: Peak inspiratory pressure >30 cm H2O or high FiO2 (>0.8) ventilation for more than 168 h (7 days); signs of intracranial bleeding; any other contraindication to limited heparinisation; or any contraindication to continuation of active treatment.

CESAR: Primary outcomes The primary outcome measure was death or severe disability at 6 months after randomisation. Severe disability was defined as confinement to bed and inability to wash or dress alone; according to this definition, all patients were severely disabled at randomisation, but no patients were disabled before they became ill and entered the study.

CESAR: Secondary outcomes Secondary outcomes were duration of ventilation; use of high-frequency oscillation, or jet ventilation; use of nitric oxide; prone positioning; use of steroids;duration of stay in intensive care; and duration of hospital stay. For patients receiving ECMO only, secondary outcomes also included method of ECMO (venovenous or venoarterial), duration of ECMO, blood flow, and sweep flow.

No MV protocol P ns 3

Και μετά ήρθε η γρίππη

H1N1-associated respiratory failure cases referred, accepted, and transferred to 1 of 4 UK ECMO centers between July 14, 2009, and February 19, 2010. Heartlink ECMO center (since 1989 the only permanently designated respiratory ECMO center for adult patients in the UK, caring for approximately 50 pts/pa) and 3 other hospitals (Royal Brompton Hospital, Papworth Hospital, and Aberdeen Royal Infirmary).

E.C.M.O. στo ARDS Ιστορία Βασικές αρχές - Εξοπλισμός Κλινική εμπειρία - Μελέτες H θέση του στην αντιμετώπιση του ARDS σήμερα Οι ενδείξεις εφαρμογής Πού και πώς?

E.C.M.O. στην αναπνευστική ανεπάρκεια Κλινική εμπειρία - Μελέτες H θέση του στην αντιμετώπιση της αναπνευστικής ανεπάρκειας σήμερα Οι ενδείξεις εφαρμογής Πού και πώς?

ELSO Indications ECMO initiation should be considered in hypoxic respiratory failure when the risk of mortality > 50%, identified by PaO2/FiO2 <150mmHg on FiO2 greater than 90% and/or Murray score 2 3, and is indicated when this risk > 80%, that is when PaO2/FiO2 < 80 on FiO2 greater than 90% and Murray score is 3 4 ELSO guidelines. http://www.elso.med.umich.edu/guidelines.html.

Australia In Australia, the guidelines for ECMO initiation recommended immediate consultation for veno-venous ECMO in case of refractory hypoxemia (PaO 2 /FiO 2 <60mmHg) or hypercarbia (PaCO 2 >100mmHg, with PaO 2 /FiO 2 <100) 1. 1. NSW Indications for ECMO Referral. http://amwac.health.nsw.gov.au/policies/pd/2010/pdf/pd2010_028.pdf.

France REVA group (reseau europeen de recherche en ventilation artificielle) proposed that the indications for ECMO in cases of refractory and persistent hypoxemia defined by PaO2/FiO2<50mmHg, despite high PEEP (10 20cmH2O) and high FiO2 (>80%) ventilation or if plateau pressure>35cmh2o, despite Vt reduction to 4 ml/kg. Severe comorbidities and multiple organ failure (SOFA>15) were considered contraindications to the use of ECMO.

E.C.M.O. στo ARDS Ιστορία Βασικές αρχές - Εξοπλισμός Κλινική εμπειρία - Μελέτες H θέση του στην αντιμετώπιση του ARDS σήμερα Οι ενδείξεις εφαρμογής Πού και πώς?

Transportation feasible? In Australia, 56% of the patients who received ECMO for H1N1- associated severe ARDS were transferred an average of 380km from smaller or regional centers on ECMO without death or major complication [Forrest P, Intens Care Med 2011; 37:824 830.]

Πού βρισκόμαστε σήμερα στην υποστήριξη του βαρέως πάσχοντα με Η1Ν1? Does one size fit all? Low Tidal Volume Ventilation Mild ARDS Severe ARDS 200 250 150 PaO 2 /FiO 2 100

Increasing intensity of intervention Πού βρισκόμαστε σήμερα? Does one size fit all? Low Tidal Volume Ventilation Mild ARDS Moderate ARDS Severe ARDS Increasing severity of Lung Injury 300 250 200 150 100 50mmHg PaO 2 /FiO 2

Increasing intensity of intervention Πού βρισκόμαστε σήμερα? Does one size fit all? Low Tidal Volume Ventilation Mild ARDS Moderate ARDS Severe ARDS Increasing severity of Lung Injury 300 250 200 150 100 50mmHg PaO 2 /FiO 2

Increasing intensity of intervention Low Tidal Volume Ventilation Mild ARDS Moderate ARDS Severe ARDS Increasing severity of Lung Injury 300 250 200 150 100 50mmHg PaO 2 /FiO 2

Increasing intensity of intervention Lower/moderate PEEP Higher PEEP Low Tidal Volume Ventilation Mild ARDS Moderate ARDS Severe ARDS Increasing severity of Lung Injury 300 250 200 150 100 50mmHg PaO 2 /FiO 2

Increasing intensity of intervention Lower/moderate PEEP Prone position Higher PEEP Low Tidal Volume Ventilation Mild ARDS Moderate ARDS Severe ARDS Increasing severity of Lung Injury 300 250 200 150 100 50mmHg PaO 2 /FiO 2

Increasing intensity of intervention Lower/moderate PEEP Prone position NIV Higher PEEP Low Tidal Volume Ventilation Mild ARDS Moderate ARDS Severe ARDS Increasing severity of Lung Injury 300 250 200 150 100 50mmH g PaO 2 /FiO 2 Ranieri, ESICM, 2011

Increasing intensity of intervention ECCO2-R Lower/moderate PEEP Prone position NIV Higher PEEP Low Tidal Volume Ventilation Mild ARDS Moderate ARDS Severe ARDS Increasing severity of Lung Injury 300 250 200 150 100 50mmHg PaO 2 /FiO 2 Ranieri, ESICM, 2011

Increasing intensity of intervention ECCO2-R High Freq Oscillation Inhaled NO NM blockade Lower/moderate PEEP Prone position NIV Higher PEEP Low Tidal Volume Ventilation Mild ARDS Moderate ARDS Severe ARDS Increasing severity of Lung Injury 300 250 200 150 100 50mmHg PaO 2 /FiO 2 Ranieri, ESICM, 2011

Increasing intensity of intervention ECMO ECCO2-R High Freq Oscillation Inhaled NO NM blockade Lower/moderate PEEP Prone position NIV Higher PEEP Low Tidal Volume Ventilation Mild ARDS Moderate ARDS Severe ARDS Increasing severity of Lung Injury 300 250 200 150 100 50mmHg PaO 2 /FiO 2 Ranieri, ESICM, 2011

Increasing intensity of intervention ECMO ECCO2-R High Freq Oscillation Inhaled NO NM blockade Lower/moderate PEEP Prone position NIV Higher PEEP Low Tidal Volume Ventilation Mild ARDS Moderate ARDS Severe ARDS Increasing severity of Lung Injury 300 250 200 150 100 50mmHg PaO 2 /FiO 2 Ranieri, ESICM, 2012

Increasing intensity of intervention ECMO ECCO2-R High Freq Oscillation Inhaled NO NM blockade Lower/moderate PEEP Prone position NIV Higher PEEP Low Tidal Volume Ventilation Mild ARDS Moderate ARDS Severe ARDS Increasing severity of Lung Injury 300 250 200 150 100 50mmHg PaO 2 /FiO 2 Ranieri, ESICM, 2011

ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ