ACUTE RESPIRATORY DISTRESS SYNDROME

Präsentation zum Thema: "ACUTE RESPIRATORY DISTRESS SYNDROME"—  Präsentation transkript:

1 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 Children’s Hospital of Michigan/Wayne State University Norbert Lutsch, FA IP – Übersetzung ins Deutsche / Ergänzungen

2 A.K.A. Adult Respiratory Distress Syndrome Da Nang Lunge
Transfusionslunge Post Perfusionslunge Schocklunge Traumatische “Wet Lung”

3 HISTORISCHE PERSPEKTIVEN
Von William Osler um 1800 Jh beschrieben Ashbaugh, Bigelow und Petty, Lancet – 1967 12 Patienten Pathologie ähnlich der hyalinen Membran-krankheit der Neonaten ARDS wird auch bei Kindern beobachtet Neue Kriterien und Definition

4 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 REVISION DER DEFINITION
1988: four-point lung injury score Höhe des PEEP PaO2 / FiO2 Ratio Statische Lungencompliance Grad der Lungeninfiltrate 1994: Konsensus Konferenz vereinfachte die Definition

6 1994 KONSENSUS Akuter Beginn Kann schwerem Krankheits Ereignis folgen
Bilaterale Infiltrate im Lungen Rx PCWP < 18 mm Hg Zwei Kategorien: Acute Lung Injury - PaO2/FiO2 Ratio < 300 ARDS - PaO2/FiO2 Ratio < 200 Ein auslösendes Ereignis kann (z.B. Schock, Aspiration, Sepsis, Massivtransfusionen, schweres Trauma, Inhalation von Reizgasen) sein. PaO2/FiO2 Ratio <200 mmHg (Beispiel: pO2=60mmHg, FIO2=0.3, 60:0.3=200)

7 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 PIPS: hier Pädiatrische Intensivpflegestation.

8 AUSLÖSENDE FAKTOREN Schock Aspiration von Magensaft Trauma Infektionen
Inhalation toxischer Gase / Rauch Drogen und Gifte Verschiedenes Man unterscheidet 1. direkte pulmonale Schädigungen durch Aspiration von Mageninhalt, Aspiration von Salz-/Süßwasser ("Beinaheertrinken"), Inhalation toxischer Gase (z.B. NO2, Rauchgas, Inhalation von hyperbarem Sauerstoff, Parapneumonisches ARDS im Gefolge von Pneumonien, bzw. zusätzliche Schädigung der Lunge über das Ausmaß der eigentlichen Pneumonie hinaus und 2. indirekte pulmonale Schädigung durch Sepsis, Polytrauma (häufig!), Verbrennung, Schock ("Schocklunge"), Massentransfusion, Verbrauchskoagulopathie

9 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 Hyaline Membranen : Störung der Gefäßpermeabilität mit austritt von Fibrinogen ins Alveolarlumen, hier dann oberflächliche Gerinnung, meist unter Beteiligung von Surfactant und Resten der untergegangenen Pneumozyten. Unreife des Neonaten > mangelhafte Bildung und Freisetzung eines „unreifen“Surfactant > mangelhafte Entfaltung der Lunge = Atelektase > lokale Hypoxie > Azidose > Endothelzellschaden > Permeabilitätssteigerung > Austritt u.a. von Fibrinogen;Diffuser alveolärer Schaden

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

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

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

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

14 NORMALE ALVEOLE Typ I Zelle Alveolärer Makrophage Endothel Zelle
RBK’s Kapillare Alveolärer Makrophage Typ II RBK`S: hier Rote Blutkörperchen

15 AKUTE PHASE DES ARDS Typ I Zelle Alveolärer Makrophage Endothel Zelle
RBK’s Kapilläre Alveolärer Makrophage Typ II Neutrophile

16 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-a, IL-1b, IL-6 Plättchen aktivierender Faktor Eicosanoide: Prostazyklin, Leukotrine, Thromboxan Freie Radikale Stickoxid (NO) Eicosanoide bestehen aus einer Gruppe verschiedener Substanzen, die von jeder Zelle in unserem Körper produziert werden. Man kann sie mit Mikroprozessoren vergleichen, die jeden Personal Computer in ein faszinierendes technologisches Wunderwerk verwandeln. So wie die Elektronen durch Mikroprozessoren wandern, so sind auch Eicosanoide überall gegenwärtig. Es sind autokrine Hormone, gelangen demnach nicht in den Blutkreislauf, sondern wirken durch Sekretion der Zellen untereinander Eicosanoide sind nämlich fähig, die Spiegel an zyklischen AMP (Adenosinmonophosphat) - einem Second messenger - in der Zielzelle zu verbessern und somit eine bessere Kommunikation zwischen endokrinen Hormonen und der Zielzelle zu ermöglichen. Diese Second messenger, und hier insbesondere das zyklische AMP, sind verantwortlich für das Anti-Aging, weil sie die letzte wichtige Phase der hormonellen Kommunikation darstellen. Bricht diese Kommunikation zwischen Hormon und Zelle zusammen, kann zwischen ihnen keine Reaktion starten

17 PATHOPHYSIOLOGIE Abnormalitäten im Gasaustausch
Sauerstoffzufuhr und Verbrauch Kardiopulmonale Interaktionen Einbeziehung multipler Organe

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

19 Sauerstoffaufnahme VO2 = Q x Hb X 1.34 X (SaO2 - SvO2) 100 Venöser
Arterieller Zufluss (Q) Kapillare O2 Venöser Abfluss Zelle (Aus ICU Book übernommen von P. Marino)  Sauerstoffaufnahme / ( VO2 ) = CI x 1,34 x Hb x ( SaO2 - SvO2 ) Normwert (ml / min / m2) oben steht Q für Cardiac Index CI 1OO

20 Sauerstofftransportkapazität
DO2 = Q X CaO2 DO2 = Q X 1.34 X Hb X( SaO2) 100 Q = Cardiac Output CaO2 = Arterieller Sauerstoffgehalt (content arterial) Normal DO2: ml/min/m2 Oxygen extraction ratio = (SaO2-SvO2/SaO2) X 100 Normal O2ER = 20-30% Sauerstofftransportkapazität / ( DO2 ) CI x 1,34 x Hb x SaO2 Normwert (ml / min / m2) 100 ER = Extraktions Ratio  O2 - Extraktion / ( O2 ER ) VO2 x 100 diese Formel ist prinzipiell auch richtig. DO2

21 HÄMODYNAMISCHE UNTERSTÜTZUNG
Max O2 Aufnahme kritisches DO2 VO2 = DO2 X O2ER DO2 VO2 Normal Max O2 Aufnahme VO2 kritisches DO2 DO2 Die beiden Grafiken bringen VO2 Sauerstoffverbrauch und DO2 Sauerstoffverfügbarkeit miteinander in Verbindung. Die Grafik zeigt, dass egal wieviel Sauerstoff verfügbar ist, immer nur ein bestimmter Prozentsatz davon(kritisches DO2 aufgenommen werden kann) Beim Septischen Schock/ARDS usw. kommt es zu einer abnormalen Flussabhängigkeit. Hier ist der Sauerstoffverbrauch höher als die maximale Sauerstoffverfügbarkeit, da z.B. durch Schock die Belieferung mit Blut nicht ausreicht. Mit Flussabhängigkeit ist hier die Abhängigkeit des Sauerstoffverbrauchs/Aufnahme vom Blutfluss gemeint. Septischer Schock/ARDS Abnormale Flussabhängigkeit

22 SAUERSTOFFTRANSPORT & VERBRAUCH
Pathologische Flussabhängigkeit Entkopplung der oxidativen Abhängigkeit Sauerstoffverwertung unter nicht-ATP produzierender Oxidase Erhöhter Diffusionsweg für O2 zwischen Kapillare und Alveole Durch einen Schock kommt es zur pathologischen Flussabhängigkeit des Organismus, es kommt nicht mehr genügend Blut an die Zielzellen um diese ausreichend zu oxygenieren. Es entsteht eine nachfolgende Entkopplung der Abhängigkeit des Körpers vom oxidativen Zellmetabolismus(Metabolismus unter Sauerstoffbeteiligung/Verbrennung). Ein anaerober Stoffwechsel ist die Folge.

23 KARDIOPULMONALE INTERAKTIONEN
A = Pulmonale Hypertension resultiert in erhöhter RV Nachlast B = Applikation von hohem PEEP resultiert in verringerter Vorlast A+B = Vermindern HMV RV: Rechtsventrikulär, HMV: Herzminutenvolumen.

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

25 MANAGEMENT Monitoring: Respiratorisch Hemodynamisch Metabolisch
Infektionen Flüssigkeit/Elektrolyte

26 MANAGEMENT Optimiere VO2/DO2 Verhältnis DO2 durch: Haemoglobin
Mechanische Ventilation Sauerstoff / PEEP VO2 durch: Vorlast Nachlast Kontraktilität

27 KONVENTIONELLE VENTILATION
Sauerstoff PEEP Inverse I:E Ratio Kleinere Tidalvolumina Beatmung in Bauchlage

28 ATEMUNTERSTÜTZUNG Ziel: Erhalte suffiziente Oxygenation und Ventilation, minimiere Komplikationen der Beatmungstherapie Verbessere Oxygenation: PEEP, MAP, Vt, O2 Verbessere Ventilation: Änderung des Druckes

29 Mechanische Ventilation Richtlinien
Americanisches “College of Chest Physicians” Konsensus Konferenz 1993 Richtlinien für mechanische Ventilation bei ARDS Wenn möglich, Plateaudrücke < 35 cm H2O Um dies zu erreichen sollten die Tidalvolumina wenn nötig verringert werden, höhere pCO2 Werte werden in Kauf genommen (permissive Hyperkapnie) Tidalvolumina sollten ungefähr 5ml/Kg/Km betragen. Man beachte, dass es sich hier um Körpermasse und nicht um Körpergewicht handelt, Fett wird nicht beatmet…..

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

31 Kein Benefit bei früher PEEP Applikation
Pepe PE et al. NEJM 1984;311:281-6. 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 Alles hängt von der Bedeutung der Beweise ab Carl Sagan
Will sagen jeder muss für sich die Bedeutung der Beweise (Evidenz) bewerten. Peep hat nunmal den positiven Effekte, die unter PEEP-Vorteile beschrieben sind. Ob eine Studie jetzt dies oder das herausgefunden hat oder nicht.

33 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) Der „Trick“ besteht darin bei inhomogenen Lungen d.H. Lungen, die unterschiedlich belüftet sind und einen gestörten Gasaustausch aufweisen „normale, schnell belüftete“ Lungenareale, sowie „kranke, langsamer belüftete“ Areale zu blähen. Dann wird eine kurzes Absinken des Drucks auf etwa FRC Niveau eingeleitet, dass gerade so schnell ist, das sich die „normalen“ Lungenareale entleeren, wohingegen die „langsameren“ Areale ihr Volumen nur wenig, wenn überhaupt verändern. Dies ermöglicht es uns Lungenareale, die atelektase gefährdet sind offen zu halten. APRV wäre hier eine gute Idee.

34 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 Extra Corporale Membran Oxygenation (ECMO)
Zapol WM et al. JAMA 1979;242(20):2193-6 90 prospektive randomisierte erwachsene Patienten Multicenter Studie Konventionelle mechanische Ventilation vs. mechanische Ventilation mit teilweisem venoarteriellem Bypass ergänzt Kein Nutzen

36 Partial Liquid Ventilation (PLV)
Ventilation der Lunge mit konventioneller Beatmung nach Füllung mit Perfluorcarbon Perflubron 20-fache O2 und 3-fache der CO2 Löslichkeit Schwerer als Wasser Höherer Verteilungskoeffizient Studien mit Tiermodellen deuten auf eine Verbesserung der Compliance und des Gasaustauschs hin

37 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 Partial Liquid Ventilation (PLV)
Hirschl et al JAMA 1996;275: 10 Erw. Patienten mit ARDS unter ECMO Ann Surg 1998;228(5): 9 Erw. Patienten mit ARDS unter konventioneller mechanischer Ventilation Verbesserung des Gasaustauschs mit wenigen Komplikationen Keine randomisierten oder fallkontrollierten Studien

39 Hochfrequenz-Jet-Ventilation
Carlon GC et al. Chest 1983;84:551-59 Prospektive Randomisierung 309 Erw. Patienten mit ARDS - HFJV vs. Volumenkontrollierte Ventilation VCV bewirkte höhere PaO2 Werte HFJV verbesserte die alveoläre Ventilation gering Kein Unterschied in der Überlebensrate, des IPS Aufenthalts, oder der Komplikationen

40 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 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 Zusammenfassung der Resultate
Es trat eine signifikante Verbesserung des pH, PaCO2, PaO2 und PaO2/FiO2 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 PaO2/FiO2 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 OI = Oxygenationsindex (Paw  FiO2)  Indikation für HFOV wäre ein OI von > 13-15 PaO2

43 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 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 O2 HFOV Patienten hatten eine höhere Überlebensrate Überlebende hatten weniger chronische Lungenerkrankungen

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

46 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 Mit kleineren Tidalvolumina ist im allgemeinen 4-6ml/Kg-KM gemeint.

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

48 Bauchlage Nakos G et al. Am J Respir Crit Care Med 2000;161:360-68
Beobachtungsstudie mit 39 Patienten mit ARDS in verschiedenen Stadien Verbesserte Oxygenation in BL (PaO2/FiO2 189±34 in BL vs. 83±14 in RL) nach 6h Keine Verbesserung bei Patienten mit spätem ARDS oder pulmonaler Fibrose BL = Bauchlage RL = Rückenlage

49 Bauchlage NEJM 2001;345:568-73 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 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 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 Inh. Stickstoffmonoxid (iNO)
Pulmonaler Vasodilatator Verbessert die Perfusion ventilierter Lungenareale selektiv Reduziert intrapulmonale Shunts Verbessert die arterielle Oxygenation T1/2 111 bis 130 msec Keine systemisch haemodynamischen Effekte

53 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 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 Kortikosteroide Akutphasen Studien
Bernard GR et al. NEJM 1987;317: 99 Pat. prospektiv randomisiert Methylprednisolon (30mg/kg q6h x 4) vs.Placebo Keine Unterschiede in der Oxygenation, Thorax Rx, Infektionsrate oder der Mortalität

56 Kortikosteroide Fibroproliferative Phase
Meduri GU et al. JAMA 1998;280:159-65 24 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 Fibroproliferativ = Vermehrung von Fibrinbildung in der Lunge, die durch Proliferation von Fibroblasten im Interstitium und Vermehrung von Pneumozyten Typ II am Alveolarepithel gekennzeichnet ist.

57 PROGNOSE Zugrundeliegende körperl. Verfassung Präsenz eines MODS
Schweregrad der Erkrankung MODS = Multi Organ Dysfunktions Syndrom, Multiorganversagen

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