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Modalità di ventilazione: IPPV vs PCV … oppure? D. Massullo U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma Mechanical ventilation Goals in Thoracic Surgery Adequate gas exchange Minimum hemodynamic impairment Surgery (OLV) Minimum lung injury U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma Thoracic surgery at high risk for PPCs (14,5-40%) U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma Mechanisms for ALI – ARDS after lung resection surgery (4-15%) Lohser J: Evidence-based Management of OneLung Ventilation. Anesthesiology Clin 26 (2008) 241–272 U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma Inflammatory cytokines (TNF α9) Surgical trauma Ischemia–reperfusion Fluid Overload Lung lymphatics impairment Ventilatory induced lung injury U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma VCV PCV VOLUME U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma Volume Controlled Ventilation PRESSURE VCV = Increasing Pressure PEEP Inspiration TIME Expiration Inspiration FLOW VCV = Costant Flow TIME U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma Pressure Controlled Ventilation PRESSURE PCV = Constant Pressure PCV PEEP Inspiration TIME Expiration Inspiration FLOW PCV = Decrescent Flow TIME U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma Volume-controlled ventilation • Advantages – Maintans costant Tidal Volume – Precise control of PaCO2 • Disadvantages – Potential for high airway pressure – Potential ALI – Inability to compensate for air leaks U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma Pressure controlled Ventilation • Advantages – Reduction of peak pressure and risk of barotrauma – Improving gas exchange due to decelerating flow – More homogeneus ventilation in case of distribution disorders – Compensate for air leak • Disadvantages – Hypoventilation secondary to changes in lung compliance and resistance U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma VCV-PCV pressure differences Peak Pressure Paw PCV VCV Plateau Pressure VCV = PCV PEEP Time VCV Flow PCV Time U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma Effects on the pressure-time waveform Increased airway resistance Decreased respiratory system compliance U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma Lung Mechanics in Ventilation Induced Lung Injury (VILI) Ventilated ALI V Normal Oxygenation Lower inflection point P High Volume Injury (Volutrauma) Low Volume Injury (Atelectrauma) U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma Mechanotrasduction and acute lung injury: an enginering approach Klassen Research Day, OSUWMC 2015 U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma Stress Strain Stretch Shear ALI U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma ALI Unit of pulmonary tissue U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma RCT, 48 pts 24: OLV (VCV PCV) 30’ 24: OLV ( PCV VCV) 30’ TV: 10ml/kg, ZEEP, FIO2 1 RR at 4.5-6 kPa PaCO2 * P<0.05 compared with OLV-VCV *** P<0.001 compared with OLV-VCV U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma RCT, 25 pts OLV VCV ZEEP 5’ OLV PCV ZEEP 20’ OLV PCV PEEP (4 cmH2O) 20’ RR at 30-35 mmHg PaCO2 U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma RCT, 58 pts OLV (VCV PCV) 30’ OLV ( PCV VCV) 30’ TV: 9ml/kg FIO2 1 RR at EtCO2 30-35 mmHg U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma RCT, 18 pts 9: OLV (VCV PCV) 30’ 9: OLV (PCV VCV) 30’ TV: 9 ml/kg, ZEEP FIO2 1 RR at EtCO2 35-40 mmHg U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma RCT, 41 pts, (Thoracoscopy) TLV: VCV TV 9 ml/Kg A: OLV (VCV PCV) TV 6ml/Kg PEEP 5 cmH2O 30’ B: OLV (PCV VCV) TV 6ml/Kg PEEP 5 cmH2O 30’ FIO2 1 RR at EtCO2 25-30 mmHg U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma RCT, 86 pts FEV1 < 1.5 lt TLV: TV 10 ml/Kg 43 pts: OLV PCV TV 6ml/Kg PEEP 5 cmH2O 43 pts: OLV VCV TV 6ml/Kg PEEP 5 cmH2O FIO2 1 RR at EtCO2 35-40 mmHg U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma Pressure-controlled versus volume-controlled ventilation for surgical patients - A systematic review and Meta-analysis Jia Jiang, Bo Li, Na Kang, Anshi Wu, Yun Yue Outcomes Primary Oucome Secondary Outcome VCV PCV OIintra (SaO2/FIO2) ✗ ✓Improved OIpost6h - - OIpost24h - - SaO2 (%) - - A-aO2 (mmHg) ✗ ✓Reduced PaCO2 (mmHg) ✗ ✓Reduced Qs/Qt (%) - - Vd/Vt (%) - - Ppk (cmH2O) ✗ ✓Reduced Ppl ✗ ✓Reduced Pm - - Cdyn (mLH2O-1) ✗ ✓Improved Csta ✗ ✓Improved Mortality - - Risk PPCs - - LOS - - 27 Articles 1643 pts OIintra OIpost6h OIpost24h SaO2 A-aO2 PaCO2 Qs/Qt Vd/Vt Ppk Ppl, Pm Cdyn Csta PPCs LOS Intraoperative oxygenation index Postoperative oxygenation indices at 6hr Postoperative oxygenation index at 24hr Oxygen saturation; Alveolar-arterial oxygen gradient Arterial partial pressure of carbon dioxide Pulmonary shunt fraction Dead space to tidal volume ratio Peak airway pressur Plateau airway pressure Mean airway pressure; Dynamic compliance Static compliance Post operative pulmonary complications Length of hospital stay U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma PCV-VG (Pressure Controlled Volume Guarantee Ventilation) U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma RCT, 40 pts 20 pts (TLV-VCV) TV 8-10 ml/Kg (OLV-VCV) TV 6ml/kg 20 pts (TLV-PCV-VG) TV 8-10 ml/kg (OLV –PCV-VG) TV 6ml/Kg ZEEP FIO2 1 RR at EtCO2 25-30 mmHg U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma RCT, 27 pts (TLV-VCV) TV 8 ml/Kg (OLV-VCV) TV 8ml/kg (OLV –PCV-VG) TV 8ml/Kg ZEEP FIO2 1 RR at EtCO2 35-40 mmHg * P < 0.001 † P < 0.05 U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma RCT, 20 pts TLV: VCV TV 8-10 ml/Kg (T1,T4) 30’ A: OLV (VCV PCV-VG) TV 8-10ml/Kg (T2,T3) 30’ B: OLV (PCV-VG VCV) TV 8-10ml/Kg (T2,T3) 30’ ZEEP FIO2 1 RR at EtCO2 30-35 mmHg * Statistically significant differences U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma RCT, 66 pts (TLV) TV 10 ml/Kg (OLV-VCV) TV 8ml/kg (OLV-PCV) TV 8ml/kg (OLV –PCV-VG) TV 8ml/Kg ZEEP FIO2 1 RR at EtCO2 35-40 mmHg U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma Conclusions • Selection of PCV or VCV may be of little difference in healty patients • In VCV change the ventilation mode to PCV: – Increasing TV fails to deliver a targeted TV with an unacceptable EtCO2 or fails to improve hypoxemia – Extremely high airway pressure • VILI has been observed in healthy lungs during the perioperative period • Protective Ventilation: – Consensus exists regarding the use of MV with low TV (6 mL/kg) – Controversies persist as to the use of higher or lower levels of PEEP and as to whether RM should be performed • PCV-VG may have better effects on patient outcome • The development of new ventilator strategies for surgical patients are subject of intense debate U.O.C. Anestesiologia e Terapia Intensiva - Azienda Ospedaliera Sant’ Andrea Facoltà di Medicina e Psicologia - Sapienza Università di Roma