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Childrens Hospital of Michigan ACUTE RESPIRATORY DISTRESS SYNDROME Michael L. Fiore, MD – Fellow in Critical Care Medicine Mary W. Lieh-Lai, MD, Director,

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1 Childrens Hospital of Michigan ACUTE RESPIRATORY DISTRESS SYNDROME Michael L. Fiore, MD – Fellow in Critical Care Medicine Mary W. Lieh-Lai, MD, Director, ICU and Fellowship Program Division of Critical Care Medicine Childrens Hospital of Michigan/Wayne State University Norbert Lutsch, FA IP – Übersetzung ins Deutsche / Ergänzungen

2 Childrens Hospital of Michigan A.K.A. Adult Respiratory Distress Syndrome Da Nang Lunge Transfusionslunge Post Perfusionslunge Schocklunge Traumatische Wet Lung

3 Childrens Hospital of Michigan HISTORISCHE PERSPEKTIVEN Von William Osler um 1800 Jh beschrieben Ashbaugh, Bigelow und Petty, Lancet – Patienten Pathologie ähnlich der hyalinen Membran- krankheit der Neonaten ARDS wird auch bei Kindern beobachtet Neue Kriterien und Definition

4 Childrens Hospital of Michigan ORIGINALE DEFINITION Akute respiratorische Insuffizienz Zyanose refraktär für Sauerstofftherapie Abnehmende Lungencompliance Diffuse Infiltrate im Thorax Rx Schwierigkeiten: Fehlen spezifischer Kriterien Kontroversität über Inzidenz und Mortalität

5 Childrens Hospital of Michigan REVISION DER DEFINITION 1988: four-point lung injury score Höhe des PEEP PaO 2 / FiO 2 Ratio Statische Lungencompliance Grad der Lungeninfiltrate 1994: Konsensus Konferenz vereinfachte die Definition

6 Childrens Hospital of Michigan 1994 KONSENSUS Akuter Beginn Kann schwerem Krankheits Ereignis folgen Bilaterale Infiltrate im Lungen Rx PCWP < 18 mm Hg Zwei Kategorien: Acute Lung Injury - PaO 2 /FiO 2 Ratio < 300 ARDS - PaO 2 /FiO 2 Ratio < 200

7 Childrens Hospital of Michigan EPIDEMIOLOGIE Frühere Zahlen oft inadäquat (ungenaue Definition) Nach 1994 Kriterien: 17.9/100,000 Für Acute Lung Injury 13.5/100,000 Für ARDS Aktuelle epidemiologische Studie in Arbeit Bei Kindern: Ca 1% aller PIPS Aufnahmen

8 Childrens Hospital of Michigan AUSLÖSENDE FAKTOREN Schock Aspiration von Magensaft Trauma Infektionen Inhalation toxischer Gase / Rauch Drogen und Gifte Verschiedenes

9 Childrens Hospital of Michigan STADIEN Akute, exsudative Phase Rapider Beginn der resp. Insuffizienz nach Auslöser Diffuse alveoläre Schädigung mit inflammatorischer Zellinfiltration Umwandlung der Alveolen in Hyaline Membranen Kapillardefekt (Kapillarlecks) Proteinreiche Ödemflüssigkeit in Alveolen Ruptur des alveolären Epithels

10 Childrens Hospital of Michigan STADIEN Subakute, Proliferative Phase: Persistierende Hypoxämie Entwicklung einer Azidose Fibrosierende Alveolitis Weitere Abnahme der pulmonalen Compliance Pulmonale Hypertension

11 Childrens Hospital of Michigan STADIEN Chronische Phase Obliteration alveolärer und bronchialer Zwischenräume und pulmonaler Kapillaren Erholungsphase Langsamer Rückgang der Hypoxämie Verbesserte Lungencompliance Rückgang der radiologischen Abnormalitäten

12 Childrens Hospital of Michigan MORTALITÄT 40-60% Tod wegen: Multiorganversagen Sepsis Mortalität konnte in letzter Zeit wegen Besserer ventilatorischer Strategien Früherer Diagnose und Behandlung gesenkt werden

13 Childrens Hospital of Michigan PATHOGENESE Auslösendes Ereignis Entzündungsmediatoren Beschädigen mikrovaskuläres Endothel Beschädigen alveoläres Epithel Erhöhte alveoläre Permeabilität resultiert in einer alveolären Ödem akkumulierung

14 Childrens Hospital of Michigan NORMALE ALVEOLE Typ I Zelle Endothel Zelle RBKs Kapillare Alveolärer Makrophage Typ II Zelle

15 Childrens Hospital of Michigan AKUTE PHASE DES ARDS Typ I Zelle Endothel Zelle RBKs Kapilläre Alveolärer Makrophage Typ II Zelle Neutrophile

16 Childrens Hospital of Michigan PATHOGENESE Verletzung des Zielorgans durch entzündliche Antwort und unkontrollierte Freisetzung von Entzündungsmediatoren Lokalisierte Manifestation von SIRS Neutrophile und Makrophagen spielen dabei eine Hauptrolle Komplement aktivierung Zytokine: TNF-, IL-1, IL-6 Plättchen aktivierender Faktor Eicosanoide: Prostazyklin, Leukotrine, Thromboxan Freie Radikale Stickoxid (NO)

17 Childrens Hospital of Michigan PATHOPHYSIOLOGIE Abnormalitäten im Gasaustausch Sauerstoffzufuhr und Verbrauch Kardiopulmonale Interaktionen Einbeziehung multipler Organe

18 Childrens Hospital of Michigan ABNORMALITÄT DES GASAUSTAUSCHS Hypoxämie: Kennzeichen des ARDS Erhöhte Kapillarpermeabilität Interstitiell und alveoläres Exsudat Surfactantschaden Verminderte FRC Diffusionsdefekt und rechts-links Shunt

19 Childrens Hospital of Michigan Sauerstoffaufnahme VO 2 = Q x Hb X 1.34 X (SaO 2 - SvO 2 ) 100 Arterieller Zufluss (Q) Kapillare O2O2 O2O2 O2O2 O2O2 O2O2 O2O2 O2O2 Venöser Abfluss (Q) Zelle O2O2 (Aus ICU Book übernommen von P. Marino)

20 Childrens Hospital of Michigan Sauerstofftransportkapazität DO 2 = Q X CaO 2 DO 2 = Q X 1.34 X Hb X( SaO 2 ) 100 Q = Cardiac Output CaO 2 = Arterieller Sauerstoffgehalt (content arterial) Normal DO 2 : ml/min/m 2 Oxygen extraction ratio = (SaO 2 -SvO 2 /SaO 2 ) X 100 Normal O 2 ER = 20-30%

21 Childrens Hospital of Michigan HÄMODYNAMISCHE UNTERSTÜTZUNG Max O 2 Aufnahme kritisches DO 2 VO 2 = DO 2 X O 2 ER DO 2 VO 2 Normal Max O 2 Aufnahme kritisches DO 2 Abnormale Flussabhängigkeit DO 2 VO 2 Septischer Schock/ARDS

22 Childrens Hospital of Michigan SAUERSTOFFTRANSPORT & VERBRAUCH Pathologische Flussabhängigkeit Entkopplung der oxidativen Abhängigkeit Sauerstoffverwertung unter nicht-ATP produzierender Oxidase Erhöhter Diffusionsweg für O 2 zwischen Kapillare und Alveole

23 Childrens Hospital of Michigan KARDIOPULMONALE INTERAKTIONEN A = Pulmonale Hypertension resultiert in erhöhter RV Nachlast B = Applikation von hohem PEEP resultiert in verringerter Vorlast A+B = Vermindern HMV

24 Childrens Hospital of Michigan ATEM-UNTERSTÜTZUNG Konventionelle mechanische Ventilation Neuere Formen: Hochfrequenzoszillation ECMO Innovative Strategien Stick oxid Beatmung (NO) Flüssigkeitsbeatmung Gabe von Surfactant

25 Childrens Hospital of Michigan MANAGEMENT Monitoring: Respiratorisch Hemodynamisch Metabolisch Infektionen Flüssigkeit/Elektrolyte

26 Childrens Hospital of Michigan MANAGEMENT Optimiere VO 2 /DO 2 Verhältnis DO 2 durch: Haemoglobin Mechanische Ventilation Sauerstoff / PEEP VO 2 durch: Vorlast Nachlast Kontraktilität

27 Childrens Hospital of Michigan KONVENTIONELLE VENTILATION Sauerstoff PEEP Inverse I:E Ratio Kleinere Tidalvolumina Beatmung in Bauchlage

28 Childrens Hospital of Michigan ATEMUNTERSTÜTZUNG Ziel: Erhalte suffiziente Oxygenation und Ventilation, minimiere Komplikationen der Beatmungstherapie Verbessere Oxygenation: PEEP, MAP, Vt, O 2 Verbessere Ventilation: Änderung des Druckes

29 Childrens Hospital of Michigan Mechanische Ventilation Richtlinien Americanisches College of Chest Physicians Konsensus Konferenz 1993 Richtlinien für mechanische Ventilation bei ARDS Wenn möglich, Plateaudrücke < 35 cm H 2 O Um dies zu erreichen sollten die Tidalvolumina wenn nötig verringert werden, höhere pCO 2 Werte werden in Kauf genommen (permissive Hyperkapnie)

30 Childrens Hospital of Michigan PEEP - Vorteile Erhöht transpulmonalen Eröffnungsdruck Verschiebt Ödemflüssigkeit ins Interstitium Verringert Atelektasen Verringert rechts links Shunt Verbessert die Compliance Verbessert die Oxygenation

31 Childrens Hospital of Michigan Kein Benefit bei früher PEEP Applikation Pepe PE et al. NEJM 1984;311: Prospektive Randomisierung intubierter Patienten mit ARDS Risiko Ohne PEEP Ventiliert vs. Mit PEEP 8 + für 72 Stunden Ventiliert Keine Unterschiede in der Entwicklung von ARDS, Komplikationen, Dauer der Beatmung, Spitalaufenthalt, Dauer des IPS Aufenthalts, Morbidität oder Mortalität

32 Childrens Hospital of Michigan Alles hängt von der Bedeutung der Beweise ab Carl Sagan

33 Childrens Hospital of Michigan Pressure-Controlled Ventilation (PCV) Zeitgesteuerter Modus Ein ungefähres Vt wird durch einen voreingestellten Druck mittels dezellerierendem Flow verabreicht Laminarerer Flow am Ende der Inspiration Gleichmässigere Verteilung des Atemgases bei Patienten mit verschieden regionalen Resistancewerten einzelner Lungenbezirke möglich (inhomogene Lungenerkrankung)

34 Childrens Hospital of Michigan Druckkontrollierte Inverse-Ratio Ventilation Konventionelle insp.-exp. Ratio wird umgekehrt (I:E 2:1 bis 3:1) Längere Zeitkonstante Atemhub startet, bevor exp. Flow des ersten Atemhubs die Grundlinie erreicht hat Auto-PEEP mit alveolärem Recruitment Tiefere Inflationsdrücke Potentielle Abnahme des Cardiac Output wegen erhöhtem MAP

35 Childrens Hospital of Michigan Extra Corporale Membran Oxygenation (ECMO) Zapol WM et al. JAMA 1979;242(20): prospektive randomisierte erwachsene Patienten Multicenter Studie –Konventionelle mechanische Ventilation vs. mechanische Ventilation mit teilweisem venoarteriellem Bypass ergänzt –Kein Nutzen

36 Childrens Hospital of Michigan Partial Liquid Ventilation (PLV) Ventilation der Lunge mit konventioneller Beatmung nach Füllung mit Perfluorcarbon Perflubron 20-fache O 2 und 3-fache der CO 2 Löslichkeit Schwerer als Wasser Höherer Verteilungskoeffizient Studien mit Tiermodellen deuten auf eine Verbesserung der Compliance und des Gasaustauschs hin

37 Childrens Hospital of Michigan Partial Liquid Ventilation (PLV) CL Leach, et al. NEJM 1996;335: The LiquiVent Study Group 13 Frühgeborene mit schwerem RDS,mit konventionellen Mitteln behandlungsrefraktär Keine nachteiligen Wirkungen Erhöhte Oxygenation und verbesserte pulmonale Compliance 8 von 10 Überleben

38 Childrens Hospital of Michigan Partial Liquid Ventilation (PLV) Hirschl et al JAMA 1996;275: Erw. Patienten mit ARDS unter ECMO Ann Surg 1998;228(5): Erw. Patienten mit ARDS unter konventioneller mechanischer Ventilation Verbesserung des Gasaustauschs mit wenigen Komplikationen Keine randomisierten oder fallkontrollierten Studien

39 Childrens Hospital of Michigan Hochfrequenz-Jet-Ventilation Carlon GC et al. Chest 1983;84: Prospektive Randomisierung 309 Erw. Patienten mit ARDS - HFJV vs. Volumenkontrollierte Ventilation VCV bewirkte höhere PaO 2 Werte HFJV verbesserte die alveoläre Ventilation gering Kein Unterschied in der Überlebensrate, des IPS Aufenthalts, oder der Komplikationen

40 Childrens Hospital of Michigan Hochfrequenzoszillatorventilation (HFOV) Erhöht den MAP Rekrutiert Lungenvolumen Nur geringe Änderung des Tidalvolumens Behindert den venösen Rückfluss, was eine Erhöhung des intravasalen Volumens oder den Gebrauch von Vasopressoren erfordern könnte

41 Childrens Hospital of Michigan Predicting outcome in children with severe acute respiratory failure treated with high-frequency ventilation Sarnaik AP, Meert KL, Pappas MD, Simpson PM, Lieh-Lai MW, Heidemann SM Crit Care Med 1996; 24:

42 Childrens Hospital of Michigan Zusammenfassung der Resultate Es trat eine signifikante Verbesserung des pH, PaCO 2, PaO 2 und PaO 2 /FiO 2 Ratio 6h nach Beginn der HFO Behandlung auf Die Verbesserung des Gasaustauschs war dauerhaft Die Überlebenden zeigten eine Abnahme des OI und eine Zunahme der PaO 2 /FiO 2 Ratio 24h nach HFO Beginn, während es bei Nicht- Überlebenden zu keiner Verbesserung kam Ein OI von > 20 vor HFO und die Unfähigkeit diesen um > 20% nach 6h zu senken, führten in 88% (7/8) sensitiv und 83% (19/23) spezifisch zum Tod

43 Childrens Hospital of Michigan Studienzusammenfassung Bei Patienten, bei denen eine potentiell reversible Erkrankung ein ARDS auslöste das auf konventionelle Ventilation nicht ansprach, verbesserte HFOV die Ventilation und den Gasaustausch schnell und anhaltend. Die Größe der Oxygenationsstörung und deren Verbesserung nach HFOV, ermöglicht eine Vorhersage der Prognose innerhalb von 6h.

44 Childrens Hospital of Michigan Hochfrequenzoszillatorventilation (HFOV) – Pädiatrisches ARDS Arnold JH et al. Crit Care Med 1994; 22: Prospektive, randomisierte klinische cross-over Studie mit 70 Patienten Unter HFOV benötigten die Patienten ab dem 30ten Tag weniger O 2 HFOV Patienten hatten eine höhere Überlebensrate Überlebende hatten weniger chronische Lungenerkrankungen

45 Childrens Hospital of Michigan New England Journal of Medicine 2000;342:1301-8

46 Childrens Hospital of Michigan Studienzusammenfassung Bei Patienten mit ALI und ARDS, resultiert die mechanische Ventilation mit kleineren Tidalvolumina als normalerweise üblich in einer Abnahme der Mortalität und erhöht die Anzahl der Tage ohne Ventilatorgebrauch

47 Childrens Hospital of Michigan Bauchlage Verbesserung des Gasaustauschs Konstantere alveoläre Ventilation Rekrutierung dorsaler atelektatischer Regionen Verbesserung der Lagerungsdrainage Wiederherstellung der Perfusion weg von ödematös abhängigen Regionen

48 Childrens Hospital of Michigan Bauchlage Nakos G et al. Am J Respir Crit Care Med 2000;161: Beobachtungsstudie mit 39 Patienten mit ARDS in verschiedenen Stadien Verbesserte Oxygenation in BL (PaO 2 /FiO 2 189±34 in BL vs. 83±14 in RL) nach 6h Keine Verbesserung bei Patienten mit spätem ARDS oder pulmonaler Fibrose

49 Childrens Hospital of Michigan Bauchlage NEJM 2001;345: BL-RL Studiengruppe Multicenter randomisierte klinische Studie 304 Erw. Patienten prospektiv randomisiert für 10 Tage RL vs. BL Ventilation 6 h/d Verbesserte Oxygenation in BL Keine Verbesserung der Überlebensrate

50 Childrens Hospital of Michigan Exog. Surfactantgabe Erfolgreich bei Kindern mit neonatalem Atemnotsyndrom Exosurf ARDS Sepsis Studie. Anzueto et al. NEJM 1996;334: Randomisierte Kontrollstudie Multicenter Studie 725 Patienten mit Sepsis induziertem ARDS Kein signifikanter Unterschied der Oxygenation, Dauer der mech. Ventilation, Hospitalisationsdauer, oder Überlebensrate

51 Childrens Hospital of Michigan Exog. Surfactantgabe Aerosol vermittelte Verabreichung – nur 4.5% des kontrastmarkierten Surfactant erreichte die Lungen Nur gut ventilierte, weniger schwer geschädigte Areale werden so erreicht Neue Verabreichungsmöglichkeiten werden untersucht, z.B. tracheale Instillation und bronchoalveolare Lavage

52 Childrens Hospital of Michigan Inh. Stickstoffmonoxid (iNO) Pulmonaler Vasodilatator Verbessert die Perfusion ventilierter Lungenareale selektiv Reduziert intrapulmonale Shunts Verbessert die arterielle Oxygenation T 1/2 111 bis 130 msec Keine systemisch haemodynamischen Effekte

53 Childrens Hospital of Michigan Inh. Stickstoffmonoxid (iNO) Inh. Stickstoffmonoxid Studiengruppe Dellinger RP et al. Crit Care Med 1998; 26:15-23 Prospektive, randomisierte, placebo kontrollierte, doppel-blind, Multicenter Studie 177 Erw mit ARDS Verbesserung des Oxygenation Index Keine signifikanten Unterschiede in der Mortalität oder der Anzahl Tage ohne Ventilator

54 Childrens Hospital of Michigan Inh. Aerosolierte Prostazyklingabe (IAP) Potent selektiver pulmonal Vasodilatator Wirksam bei pulmonaler Hypertension Kurze Halbwertszeit (2-3 min) schnelle Eliminierung Wenig oder keine haemodynamische Auswirkungen Keine randomisierten klinischen Studien vorhanden

55 Childrens Hospital of Michigan Kortikosteroide Akutphasen Studien Bernard GR et al. NEJM 1987;317: Pat. prospektiv randomisiert Methylprednisolon (30mg/kg q6h x 4) vs.Placebo Keine Unterschiede in der Oxygenation, Thorax Rx, Infektionsrate oder der Mortalität

56 Childrens Hospital of Michigan Kortikosteroide Fibroproliferative Phase Meduri GU et al. JAMA 1998;280: Pat. mit schwerem ARDS und fehlender Verbesserung 7 Tage nach Behandlungsbeginn Placebo vs. Methylprednisolon 2mg/kg/day für 32 Tage Die Steroidgruppe zeigte eine Verbesserung im Lung Injury Score,eine Verbesserte Oxygenation, sowie eine geringere Mortalität Keine signifikanten Unterschiede der Infektionsrate

57 Childrens Hospital of Michigan PROGNOSE Zugrundeliegende körperl. Verfassung Präsenz eines MODS Schweregrad der Erkrankung

58 Childrens Hospital of Michigan Wir werden ständig durch die Mühelosigkeit irregeführt, mit der unser Verstand in die Furchen von ein oder zwei Erfahrungen fällt. Sir William Osler


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