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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
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Thoracic surgery at high risk for PPCs (14,5-40%)
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Mechanisms for ALI – ARDS
after lung resection surgery
(4-15%)
Lohser J: Evidence-based Management of OneLung Ventilation. Anesthesiology Clin 26 (2008)
241–272
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Inflammatory cytokines (TNF α9)
Surgical trauma
Ischemia–reperfusion
Fluid Overload
Lung lymphatics impairment
Ventilatory induced lung injury
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VCV
PCV
VOLUME
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Volume Controlled Ventilation
PRESSURE
VCV = Increasing Pressure
PEEP
Inspiration
TIME
Expiration
Inspiration
FLOW
VCV = Costant Flow
TIME
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Pressure Controlled Ventilation
PRESSURE
PCV = Constant Pressure
PCV
PEEP
Inspiration
TIME
Expiration
Inspiration
FLOW
PCV = Decrescent Flow
TIME
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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
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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
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VCV-PCV pressure differences
Peak Pressure
Paw
PCV
VCV
Plateau Pressure
VCV = PCV
PEEP
Time
VCV
Flow
PCV
Time
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Effects on the pressure-time waveform
Increased airway
resistance
Decreased respiratory
system compliance
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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)
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Mechanotrasduction and acute lung
injury: an enginering approach
Klassen Research Day, OSUWMC
2015
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Stress
Strain
Stretch
Shear
ALI
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ALI
Unit of pulmonary tissue
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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
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RCT, 25 pts
OLV VCV ZEEP 5’
OLV PCV ZEEP 20’
OLV PCV PEEP (4 cmH2O)
20’
RR at 30-35 mmHg PaCO2




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RCT, 58 pts
OLV (VCV  PCV) 30’
OLV ( PCV  VCV) 30’
TV: 9ml/kg
FIO2 1 RR at EtCO2 30-35 mmHg


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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
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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

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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
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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
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PCV-VG
(Pressure Controlled Volume Guarantee Ventilation)
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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
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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
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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
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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
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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
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