VENTİLATÖR MODLARI Dr. Yavuz Arslanoğlu

TARİHÇE İlk kez Hipokrat MÖ.460 yılında boğulma vakalarında bir kanülle nefes borusuna hava gönderilmesi gerektiğini bildirmiştir 1493 yılında Paracelcus yangın körüğü ile asiste ventilasyonu denemiştir Modern anlamda pozitif basınçlı mekanik ventilasyon ilk kez 1952 Danimarka ve 1953 İsveç’te ortaya çıkan polio epidemilerinde Engström tarafından uygulanmıştır.

MEKANİK VENTİLASYONUN AMACI Akut solunum yetersizliğini düzenlemek Solunum sıkıntısını düzenlemek Hipoksemiyi düzenlemek Atelektaziyi düzeltmek yada önlemek Solunum kaslarının güçsüzlüğünü düzeltmek Sedasyon ve/veya kas gevşemesine izin vermek Sistemik veya miyokard O2 tüketimini azaltmak İntrakraniyal basıncı azaltmak Göğüs duvarını stabilize etmek

YAPAY SOLUNUM PARAMETRELERİ BASINÇ: Normal solunumda gaz akımı inspiryum sırasında oluşan negatif intratorasik basınç ile sağlanır. Yapay solunumda ise gaz akımını sağlayacak basınç farkı havayollarına uygulanan pozitif basınç ile sağlanır, ekspiryum genellikle pasiftir. Normal spontan solunumda 2 cmH2O olan intrapulmoner basınç pozitif basınçlı solunum ile 16 ila 20 cmH2O arasındadır. Yine spontan solunum ile inspiryum sırasında -10, ekspiryum sonunda -5 cm H2O olan plevral basınç, yapay solunum ile inspiryum sırasında +3 cm H2O’ya yükselir, ekspiryum sonunda -5 cmH2O’ya düşer VOLÜM: Her hastaya uygun dakika ve tidal volüm ile bunlara uygun frekans saptanmalıdır.

YAPAY SOLUNUM PARAMETRELERİ SOLUNUM SAYISI / SÜRE İLİŞKİSİ: Genellikle erişkinde bir solunum siklusu, yani inspiryumun başlangıcından ikinci inspiryumun başlamasına kadar geçen süre 3-5 saniyedir. Bu şekilde erişkinde solunum sayısı 12-20 / dk dır. Çocuklarda solunum siklusu 3 saniye ( solunum sayısı 20/dk, bebeklerdeyse 1.5-2 saniye süreli(solunum sayısı30-40/dk) dır. İ / E Oranı: Normal koşullarda ekspiryum süresi inspiryumdan uzun olmalıdır ( İ:E = 1/1.5 veya 1/2 ). Bu, özellikle obstrüktif akciğer hastalıklarında önemli olup ekspiryum süresi uzatılarak İ/E oranı 1/3, hatta 1/4 olarak düzenlenmelidir.Atelektazi eğilimi olduğunda ise bu oran 1/1, hatta tersine olabilir (IRV modu)

YAPAY SOLUNUM PARAMETRELERİ FiO2: Başlangıçta %100. Kabul edilebilir. PaO2 veya SaO2’yi sağlayacak en düşük FiO2 hedeflenir. TİTAL VOLÜM (Vt): Genellikle 7-10 mL/kg Solunum frekansı(f): Yetişkin 10-16/dk. Çocuk- bebek 20-60/dk Peak İnspirasyon basıncı (Ppik): Pozitif basınçlı ventilasyonda, inspiryum sırasında manometre progresif olarak pik basınca yükselir (Ppik). Bu inspiryum sonunda kaydedilen en yüksek basınçtır. Ppik; pik inspiratuar basınç (PIP) veya pik airway basıncı olarak da adlandırılır. Manometre yada göstergedeki basınç, havayolu rezistansını yenmek için gerekli basınç (PTA = iletici havayolunda kaybedilen basınç) ve alveolü şişirmek için gerekli basınç (PA)’ın toplamıdır.

YAPAY SOLUNUM PARAMETRELERİ Plato Basıncı: Plato basıncı soluk havasının hastaya verilmesinden hemen sonra ve eksprasyon başlamadan önce ölçülen basınçtır. Plato değeri, inspiryum sonunda solunumu tutmaya benzer. Solunumun durması sırasında alveol içindeki ve ağızdaki basınç eşittir yani gaz akımı yoktur. Fakat inspiratuar kasların gevşemesi ile akciğer dokusunun elastik geri çekilimi ekspanse olmuş akciğere bir güç olarak yansır. Bu bir pozitif basınç yaratır ve manometrede pozitif basınç olarak okunur. Plato basıncı bazen alveolar basınç veya intrapulmoner basınç olarak da kullanılır. Pplato, alveol içindeki gaz volümüne göğüs ve akciğer recoil'inin etkisini yansıtır. Stabil plato basıncı ise manometredeki basıncı alveoler basınç ile havayolu basıncını eşitlememize izin verir.

Mekanik pozitif  basınçlı ventilasyon ve spontan solunumun birlikte gösterimi

Ventilasyon Modları-1 A) Kontrole mekanik ventilasyon (CMV) 1) Volüm kontrollü ventilasyon (VCV) 2) Basınç kontrollü ventilasyon (PCV) 3) Ters oranlı ventilasyon (Inverse Ratio Ventilation- IRV) - Volüm kontrollü IRV ( VC-IRV) - Basınç kontrollü IRV ( PC-IRV)

1) Kontrollü Mekanik Ventilasyon ( CMV ) (Volüm Kontrollü ) Belli bir süre sonunda ventilatör inspirasyondan ekspirasyona geçer. Süreyi ventilasyon sayısı saptar. Burada hastanın eforuna bağlı olmaksızın sabit bir tidal volüm ve frekans ( dakika volümü ) sağlanır. Hasta spontan soluyamaz. İnspirasyon basıncı sınırlanarak barotravma önlenir. Kontrollü ventilasyon solunum eforu minimal olan veya hiç olmayan hastalara uygulanır. Aktif solunum eforu olan uyanık hastalarda sedasyon ve bazen de kas gevşemesi gerekir.

Kontrollü mekanik ventilasyon (CMV) örneği

Volüm Kontrollü Ventilasyon

2) Pressure Kontrol(Basınç kontrollü) Ventilasyon( PCV ) Bu modelde hava yolu basıncı arttıkça gaz akımı azalır ve havayolu basıncı ayarlanmış en yüksek düzeye ( Peak İnflation Pressure ) erişince durur. Başlıca dezavantajı; tidal volümün sabit olmamasıdır. Akciğerin ve toraksın kompliyansı, solunum frekansı ve bazal havayolu basıncı ile birlikte değişir. Havayolu basıncı artınca inspirasyon gaz akımı alveollere ulaşmadan da kesilebilir.

Basınç KontrollüVentilasyon

3) İnverse Ratio ( Ters Oranlı İ/E ) Ventilasyon ( İRV ) İnspirasyon/ekspirasyon zamanlarının oranı > 1/1 ( genelde 2/1 ) olur. Bunu sağlamak için inspirasyon sonunda bir ara ( Pause ) uygulanır. Amaç; daha iyi alveolar ventilasyon ile daha iyi oksijenasyon sağlarken “Pik havayolu basıncı”nı da düşürebilmektir. Volüm ayarlı ventilasyonda ( CMV ) maksimum havayolu basıncını azaltarak veya daha çok inspirasyon basıncını sınırlayıp solunum frekansını ve inspirasyon süresini değiştirerekde sağlanır. İnspirasyon süresi ekspirasyon süresinden daha uzun olduğundan pozitif ekspirasyon sonu basıncı ( PEEP ) oluşur.

FRC’yi arttırır. Bu modelde spontan solunum olmaz FRC’yi arttırır. Bu modelde spontan solunum olmaz. Yeterli sedasyon ve bazende kas gevşemesi gerekir. FRC azalmış hastalarda oksijenasyonu arttırmak için PEEP kadar etkilidir. İRV’nin başlıca avantajı maksimum havayolu basıncının düşük olabilmesidir. İRV’nin savunucuları alveollerin yeniden açılmasını ve inspirasyon volümünün homojen dağılımını sağlamada PEEP’den daha etkili olduğunu bildirmektedirler.

Ventilasyon Modları-2 B) Yardımlı modlar: 1) Asiste Ventilasyon (AV) 2) Asiste-kontrollu solunum (ACV) 3) Aralıklı mecburi ventilasyon (IMV), Senkronize IMV (SIMV) a) Volüm kontrollü b) Basınç kontrollü 4) Basınç destekli ventilasyon (PSV) 5) Devamlı pozitif havayolu basıncı (CPAP) Ekspirasyon sonu pozitif basınç (PEEP) 6) Airway Pressure Release Ventilation (APRV) Bifazik aralıklı pozitif havayolu basıncı (BIPAP=Bifazik CPAP)

1) Asiste ventilasyon Bu ventilasyon tipinde hastanın spontan eforu korunur. Ancak kullanıcı tarafından solunum cihazında ayarlanan parametrelerle hastanın solunum eforu algılanır ve güçlendirilir.

Asiste ventilasyon İnspiratuar siklus hasta tarafından başlatılır Asiste ventilasyon İnspiratuar siklus hasta tarafından başlatılır. Solunum hızını da hasta ayarlar

2) Asiste-Kontrole Ventilasyon( AC ) Solunum devresine duyarlılığı ayarlanabilen bir sensör yerleştirilmiştir. Bu hastanın solunum eforunun inspirasyonu başlatmasını sağlar. Ventilatör minimum bir solunum frekansına ayarlanır, fakat hastanın her inspirasyon eforu ventilatörün inspirasyonu başlatmasını sağlar.

Zaman ve basınç tetiklemeli ventilasyon (Asiste-kontrollü ventilasyon) Asiste mod uygulanan bir hastada solunum eforu yetersiz olursa ventilasyon sağlanamaz !!! Eğer spontan solunumu yoksa ventilatör kontrole solunum uygular. Bu durumda hipoventilasyonu önlemek amacıyla bir dakikadaki minumum solunum sayısını garanti edecek şekilde kontrollü ventilasyon uygulayabilen ventilatörler kullanılır.

Asiste-kontrollü ventilasyon Bu ventilatörlerde trigger yanında kontrollü solunumlar için frekans ayarlanır.

3) A-İntermittant Mandatory Ventilasyon ( İMV )-ARALIKLI ZORUNLU VENTİLASYON  Hasta ventilatöre bağlı iken spontan solunumuna izin verir. Fizyolojik avantajı hava yolu basıncının azalmasıdır. Spontan solunuma ek olarak belirli bir tidal volüm ile ayarlanmış sayıda mekanik ventilasyon inspirasyonlarda uygulanır. Spontan eforu olan hastada; IMV hastanın ventilatörle mücadele etmesini önler. Sedasyon ve paralizi gereksinimini azaltır. CPAP/PEEP ile rahatlıkla kombine edilebilir. Mekanik solunum sayısı mümkün olduğunca düşük tutulmalıdır. Özellikle mekanik ventilasyon sonlandırılmasında tercih edilen bir moddur.

Aralıklı zorunlu ventilasyon (IMV) örneği (Spontan solunum CPAP ile destekleniyor).

B-Senkronize İntermittant Mandatory Ventilasyon ( SIMV ) SIMV, spontan ve asiste ventilasyonun bir kombinasyonudur. Bu modda da hasta, pozitif basınçlı ventilasyonlar arasında spontan solur. Önceden belirlenen bir zaman aralığı geçtikten sonra makina hastanın inspiratuar eforuna duyarlı hale gelir (basınç tetiklemeli). Bu intervalde oluşan ve ventilatörün duyarlı olduğu değerde oluşan ilk inspiratuar efor zorunlu mekanik solunumunu (basınç veya volüm kontrollü) tetikler. Mekanik inspirasyonun hastanın spontan inspirasyonu ile senkron olmasını sağlar.

Bu şekilde spontan inspirasyonun her hangi bir anında mekanik bir inspirasyonun süperpozisyonu, dolayısıyla çok büyük bir tidal volüme ulaşılması söz konusu olmaz. IMV devresi mekanik inspirasyonların arasında spontan solunum için devamlı gaz akımı sağlar. Eğer makinanın duyarlı olduğu zaman aralığında inspiratuar efor oluşmazsa ventilatör IMV moduna geçer. SIMV hastanın solunum işinin arttığı durumlarda endikedir, sıklıkla mekanik ventilasyonun sonlandırılması periyodunda kullanılır. Bu aşamada zorunlu solunum frekansı azaltılırken hastanın solunum işinin daha büyük kısmını üstlenmesine izin verilir.

Senkronize İntermittant Mandatory Ventilasyon(SIMV )

4) Pressure Support (Basınç Destekli) Ventilasyon( PSV ) PSV daima hastanın inspiratuar eforuyla basınç tetiklemeli olarak çalışan bir asiste ventilasyon modudur. Spontan soluyan hastalarda inspirasyon volümünü arttırmak için veya havayolundaki bir direnci yenmek için uygulanır. PSV’da inspiryum süresince havayollarına sabit bir basınç uygulanır. Bu modda kullanıcı inspirasyon için istenilen basınç limitini ayarlar. Hastaya ulaşan tidal volüm; kompliyans, rezistans, basınç limiti ve hasta eforunun derecesiyle değişir. PSV kullanımı sırasında önemli bir nokta bu modun aslında akım sikluslu olduğudur yani inspiryum belirli akım hızına ulaşıldığında sonlanmaktadır.

D- Pressure Support (Basınç Destekli) Ventilasyon( PSV ) Spontan soluyan hastalarda inspirasyon volümüne arttırmak için veya havayolundaki bir direnci yenmek için uygulanır. İnspirasyon gaz akımı belirli bir düzeye inince ventilatör ekspirasyon fazına geçer ve havayolu basıncı düşer. Düşük PSV değerleri ( 5-15 cmH2O ) direnci yenmek için genellikle yeterlidir Hastanın spontan solunum eforu çok az veya akciğer mekaniği çok kötü ise daha yüksek basınçlar ( 20-40 cm H2O ) gerekli olabilir Bu modelde sadece inspirasyon basıncı ayarlanır. Solunum frekansı hasta tarafından belirlenir.

Basınç Destekli Ventilasyon

5) Devamlı pozitif havayolu basıncı (CPAP), Ekspirasyon sonu pozitif basınç (PEEP) Günümüzde mekanik ventilasyon sırasında veya spontan soluyan hastalarda oksijenasyonun iyileştirilmesinde PEEP ve CPAP kullanımı rutin bir yöntemdir. PEEP ve CPAP uygulamasında temel amaç, normal pH’da, kardiyak fonksiyonlar korunurken inspire edilen O2'ni % 40’ın altına düşürerek PaO2için > 60 mmHg değerini sağlamak ve doku oksijenasyonunu iyileştirmek olarak özetlenebilir.

Günümüzde özellikle postoperatif atelektazinin önlenmesinde ve ARDS'nin erken dönemlerinde CPAP uygulaması ilk tercih edilen solunum desteğidir. Maske ile uygulanan CPAP sürekli veya periyodik olarak yapılabilir. Ancak sürekli pozitif basınç uygulamasının rahatsızlık hissine, mide distansiyonu ve regürjitasyona sebep olabileceği unutulmamalıdır.

Akut diffüz akciğer patolojisi olan hastalarda uygulanan PEEP akciğer kompliyansını düzeltmek, FRC'yi arttırmak, gaz dağılımının eşit olmasını sağlamak, atelektazileri açmak, alveol ve kapillerler arasındaki O2 gradyentini yükseltmek, arteriyel oksijenasyonu düzenlemek ve alveolar - interstisyel sıvıyı perialveolar kapillere çekmek gibi önemli avantajlara sahiptir.

PEEP Mekanik ventilasyon sırasında ekspiryum sonunda havayollarına pozitif basınç uygulanmasıdır.

CPAP Tüm solunum boyunca sabit bir pozitif havayolu basıncı oluşturulması

CPAP ve PEEP için spesifik klinik endikasyonlar da şu şekilde sıralanabilir: ARDS Hiyalen membran hastalığı. Çocuk ve erişkinde kardiyojenik pulmoner ödem. Postoperatif atelektazilerin tedavisi. Bilateral diffüz pnömoni.

CPAP ve PEEP Akciğer kompliyansını düzeltir. FRC’yi arttırır. Gaz dağılımının eşit olmasını sağlar. Atelektazileri açar. Alveol ve kapillerler arasındaki O2 gradientini yükseltir. Alveolar-intertisyel sıvıyı perialveolar kapiller bölgeye çeker.

CPAP ve PEEP Ne PEEP ne de CPAP total ekstravasküler akciğer sıvısını azaltamaz. Ancak alveoller arasındaki interstisiyel aralıklardan, peribronşiyal ve perihiler aralıklara doğru dağılımını yani redistribüsyonunu sağlar. Aşırı PEEP ve CPAP alveolleri ( ve bronşiyolleri ) aşırı gerer ölü boşluk solunumunu arttırır ve akciğer kompliyansını azaltır. Bu durumda solunum eforu da artmış olur. Alveoler kapillerin kompresyonu pulmoner damar direncini ve sağ kalbin yükünü de arttırabilir.

PEEP uygulaması tehlikeli midir? 1) Kardiyovasküler depresyona sebep olur: Kardiyak debi düşer. Doku oksijen sunumu azalır. Çünkü PEEP intratorasik basıncı arttırarak veya sürekli yüksek tutarak; -Transmural basıncı etkiler -Sağ ventrikül fonksiyonunu etkiler -Sağdan sola interventriküler septum şifti oluşur. -Sol ventriküler fonksiyonunu etkiler -Endokardiyal kan akımı azalır. -Kalp üzerine etkili nöral ve humoral etkiler belirginleşir. 2) Akciğer hasarlanması, barotravmaya sebep olur: PEEP basınç etkisi ile; -Alveolar hasarlanma yapar, -Subkutanöz amfizeme sebep olur, -Pnömotoraks, pnömomediastinum, pnömoperikardiuma neden olabilir.

PEEP uygulaması tehlikeli midir? 3) Renal fonksiyonları deprese eder: Çünkü özellikle kardiyak debideki azalma ile -İdrar üretimini azalır, -Renal perfüzyon azalır daha önemlisi renal kan dağılımı değişir, -Atrial natriüretik peptid düzeyi düşer. 4) İntraplevral basınç artışı ve kalbe dönen kan volümünün azalması ile serebral perfüzyon basıncı düşer ve intrakranial basınç artışına sebep olur.