PPV v.s. HD

1. PPV v.s. HD Fellow Onderwijs - I.D. Ayodeji Effect van “positive pressure ventilation” op hemodynamiek

2. Geschiedenis • 1609 William Harvey • Uitvinding van de bloedsomloop • Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus • 1733 Stephen Hales • Eerste Fysiologie • Haemastatics • Hemostat en fan

3. Geschiedenis • 1932 John Dalziel • Eerste beschrijving ijzeren long • Negatieve druk beademing • 1950’s • WWII Hoog vliegers • Postitive pressure ventilation (PPV) • Endotracheal tube

4. Geschiedenis • 1915 Frank Starling • Verhouding preload : slagvolume • The Law of the Heart • 1955 Arthur Guyton • Samenvoeging VR en CO curves • Determination of cardiac output by equating venous return curves and cardiac return curves

5. Fysische wetten • Pascal’s wet voor vloeistof druk: P ∾ Vloeistof kolom • Continuiteit’s wet: Vernauwing ∾ 1/ Versnelling • Boyle’s wet voor gassen: P ∾ V • Laplace’ wet voor distensie: T = P x r • Bernoulli’s wet voor wrijvingloze stroming: P ∾ 1/ Φ • Ohm’s wet voor electrische stroom: V = I x R • Poiseuille’s wet voor wrijvende stroming: ΔP = Φ x R

6. Basis stroom principe • Ohm’s wet voor electrische stroom: • V = I x R • Spanning = Stroom x Weerstand • In evenwicht • Poiseuille’s wet voor stromende vloeistof: • ΔP = Φ x R • Druk = Stroom x Weerstand • In evenwicht Maar…

7. Basis stroom principe • Ohm’s wet voor electrische stroom: • V = I x R • Spanning = Stroom x Weerstand • In evenwicht • Poiseuille’s wet voor stromende vloeistof: • ΔP = Φ x R • Druk = Stroom x Weerstand • In evenwicht Mits Gelijkstroom!!

8. Basis wisselstroom • Directstroom Ohm’s wet: V = I x R • Spanning = Stroom x Weerstand • In evenwicht • Wisselstroom: V = I x Z • Spanning = Stroom x Impedantie Lat. Impedire = Hinderen • Impedantie = Weerstand + Reactantie • Reactantie = Schijnbare weerstand = Capaciteit + Inductie • Capaciteit = absorbtievermogen • Inductie = terugslag • V ∾ I • Maar verandert in de tijd • Z = dynamische R

9. Stroom Model: Circulatie • Pulserende stroom: ΔP = Φ x Z • Druk = Stroom x Impedantie • Impedantie = Weerstand + Reactantie • Reactantie = Niet tastbare weerstand • Windpipe effect • Stroom inertie zoals door turbulentie • Hervedelingen binnen het circuit • ΔP ∾Φ • Maar verandert in de tijd • Z is een dynamische variabele R

10. Stroom model: Expansie vat • Compliantie = meegevendheid C = Δ V / ΔP • Logica: compliantie is omgekeerde van stijfheid/absorbtie • C = 1/R = ΔV / ΔP • Analogie: Φ = ΔV • C = Φ / ΔP • ΔP = Φ /C = Stroom / Meegevendheid C Kenschetst één holte Zou C in een pulserende knijpende een statische zijn?

11. Thorax HolteS • Luchtweg → Pleura • Luchtweg obstructie • Longoedeem & Infiltraat • Pijn & Tonus • Abdomen distensie & Diafragma hoogstand • Pleura → Mediastinum • Pneumothorax pendeling & Vocht collecties • Pericardholte → Ventrikel • Pericardzak en effusie • Myocard oedeem • Myocard tonus • ΔP ∾ΔV • Complianties zijn variabel • Complianties zijn dynamisch • Complianties zijn multifactorieel Kunnen wij dan gewoon met ΔP ∾ΔV verder rekenen?

12. Thorax HolteS: vat in vat in vat • Luchtweg druk→ Pleura druk • Luchtweg obstructie • Longoedeem & Infiltraat • Pijn & Tonus • Abdomen distensie & Diafragma hoogstand • Pleura druk → Mediastinum druk • Pneumothorax pendeling & Vocht collecties • Pericardholtedruk→ Ventrikeldruk • Pericardzak en effusie • Myocard oedeem • Myocard tonus • ΔP ∾ΔV • ΔP kent absorptie op absorptie op absorptie • ΔP in pericard is niet meetbaar Wij kunnen dus of meten of beredeneren op basis van aannames

13. Luchtweg naar Pericard Transmissie: • Positive airway pressure (Paw) →Longvolume • Ongeacht verdeling binnen long parenchym • Effect neemt af met toename van PEEP • Longvolume → ITP →Pericarddruk (Ppc) • Overbrenging varieert per patiënt en in de tijd O’Quin @ J Appl Fysiol. 1985 Follow the volume Hoger Ppc geeft: • Lagere Venous return (VR) • Hogere Linker ventrikel ejectie Pinsky @ Am Rev Respir Dis. 1991

14. De grens: het pericard Hoe veel ΔPpc er op ΔPaw volgt hangt af van hoe hard: • PEEP vooraf naar binnen drukt • Hart distensie vooraf naar buiten drukt Ppc is niet te bepalen Ppc bepaalt de cruciale transmurale druk Bedenk mate Δ long volume die uit Δpaw volgt.. Follow the volume

15. HD Factoren waar PPV op ingrijpt HD: CO = p x Slagvolume • Rate niet • Slagvolume wel • ITP vooral door PPV long volume O’Quin 85 Follow the volume

16. Rechter Atrium

17. Venous Return (VR) • Volume stressed • Vstressed = Vtot – Vunstressed • Tonus sympathisch gestuurd (catecholamine) • P mean systemic (Pms) = MVP ipv MAP • ∾ Vstressed • ∾ Volume verdeling in circulatie • Hydrostatisch: • Vstress = Pms x Compliantie • Vtot = Pms x Capacitantie • Drukverval i sbepalend: • Veneus: VR ∾ Pms ∾ stress • Atriaal: VR ∾ Right Arterial Pressure (RAP)

18. Right Atrial Pressure • Atriale vulling: • VR begint met vrije stroom ∾ Pms • RAP stijgt met vullen • VR vertraagt door RAP stijging • VR stopt met Pms = RAP Nb: • Compliantie is Capactantie • Dit passieve model verwaarloost: • Dat het hart actief zuigt • Dat het atrium actief knijpt

19. Frank-Starling “Veeg” Vulling rekt de ventrikel op, druk is het gevolg Druk ontstaat door vulling en door compliantie & contractie Volumes zijn niet meetbaar, druk is surrogaat Follow the volume

20. Druk als surrogaat voor volume Vulling rekt de ventrikel op, druk is het gevolg • Correlatie door causale relatie • Volumes zijn niet meetbaar Druk ontstaat door • Vulling (volume) • Capacitantie (zo je wilt compliantie) • Contractie

21. Guytons ingeving Bij elke RAP hoort 1 CO en 1 VR.. Als Pms en Capacitantie (richting coeff.) bij PEEP gelijk blijven daalt slagvolume

22. Pms stijging behoudt slagvolume Als PMS bij PEEP stijgt en C gelijk blijft kan CO gelijk blijven Paw stijging verhoogt RAP en Pms even veel Dus Pms ∾ Vstress, tonus of volume Jelink @ J Appl Fysiol. 2000

23. Pericard behoudt output Pericard beperkt atriale uitzetting al bij atm + 5mmHg Tyberg @ Circulation 1994

24. Bring on the PEEP PEEP verhoogt Ppc verhoogt RAP & RVP navenant Dus RV vuldruk is onveranderd PEEP verhoogt RAP verlaagt Venous Return Dus RV eind diastolisch volume & SV dalen Pinsky @ Am Rev Respir Dis 1992 Door dweilen met de kraan minder open.. Kan minder nat maken

25. Beperkende kritische veneuze druk Als PEEP > Pveneus collaberen de afferente vaten Ongeacht hoe laag RAP is, Pkritisch bepaalt dan Venous Return Inspiratory hold met 20cmH2O (15mmHg) verlaagt CO niet bij gevulden door abdominale druk verhoging! Van den Berg @ J Applied Physiol 2002

26. Vena Cava Superior Collaps PPV collabeert afferente ondervuldeintrathoracale vaten VCS collaps voorspelt fluid response • Collaps = 36% ø afname • na 10ml/kg in 30”vulling = 10ml/kg colloïde in 30” • Response = 11% cardiac index verhoging Vieillard-Baron @ Intensive Care Med 2004

27. Rechter Ventrikel

28. PEEP effect • Preload daalt • Afterload stijgt • Vooral > 15cm, bij 36 hypoxici Biondi @ AnesthAnalg 1988 Peep verhoogt druk in R ventrikel (RVP) & PAP navenant RV ejectie druk is dus onveranderd Kleine circulatie heeft een lage zeer variabele impedantie

29. Afterload verhoging via PVR PulmonaryVascularResistance • PEEP oxygeneert en verlaagt hypoxische vasoconstrictie • Paw bij longen > FRC: comprimeert intrapulmonale vaten • Hogere weerstand • Lagere capaciteit • Paw bij longen <FRC: comprimeert extrapumonale vaten • Lagere weerstand • Hogere Capaciteit • Burton @ J AppliedPhysiol 1958

30. PEEP effect • Preload daalt • Afterload stijgt • Vooral > 15cm bij 36 hypoxici Biondi @ AnesthAnalg 1988 • Afterload stijgt • Bij 16 ARDSers met pO2 60-80 mmHg • Ondanks hoger pO2 Schmitt @ Critical Care 2005 Waarschijnlijk afhankelijk van pO2, vaatbed obstructie en compressie van het interstitium Nb 10mmHg – 14cmH2O

31. Rechter Ventrikel

32. Maximale RV wall stress • Laplace’ wet voordistensie: T = P x r = P x r /2 • Afterload is een functie van: • RV einddiastolisch volume • RV eindsystolische druk Laplace wet: oppervlaktespanning van vloeistof/gas in stilstand

33. MaximaleRV wall stress • Laplace’ wet voordistensie: T = P x r • Afterload is een functie van: • RV einddiastolischvolume • RV eindsystolischedruk Maughan @ Circ Res 1979

34. PICO • Kruislings door een andere hond gevasculariseerd • Met rolpomp coronair perfusie • Linker ventrikel geventileerd • In open thorax • Geïsoleerd • In 1979

35. PAP Hogere PAP geeft lagere ejectie fractie en grotere preload • In 34 ARF patiënten rechts • In 8 sepsis patiënten biventriculair • Zolang zij ziek zijn PEEP PAP =ARF PAP? Brunet @ Intensive Care Med 1988 RV eind diastolisch volume & EF onafhankelijk van PEEP<20 • Een gericht onderzoek • 15 Heidelbergse schapen • Wel LVF beperking PEEP frustreert RV soms niet Luecke @ Intensive Care Med 2004

36. Linker Diastole

37. LV preload • PEEP verlaagt het aanbod van rechts: sVR • PEEP beïnvloedt het septum & interventriculaire spel • PEEP beïnvloedt de LV compliantie

38. Het interventriculair spel • PEEP drukt het septum door rechts distensie naar links • Radiomarkers in honden tot RV bypass Scharf @ J ApplPhysiol 1982 • TTE bij mens tijdens eerste 3 slagen in 40-60 mmHg Mueller • Nb Mueller = Omgekeerd Valsalva Brinker @ Circulation 1980 • PEEP drukt het septum juist naar links Janicki @ Am J Physiol 1990 Olsen @ Circ Res 1983 “Er gebeurt daar iets”

39. Het LV Long spel • PEEP verlaagt LV compliantie • PEEP 15 in honden Haynes @ J AppliedPhysiol 1980 • PEEP 15 in honden Loyd @ J AplliedPhysiol 1982 • PEEP verlaagt LV compliantie niet • PEEP 12 in honden Fewell @ Am J Physiol 1981 • Logischerwijs in cor pulmonale “Compliantie zal door een stijvere long iets afnemen” Nb. 65mmHg = 88cm H20

40. Linker Systole

41. Schrik & schoonheid • Het effect van PEEPs op LV contractiliteit geeft meer discussie dan alle andere hart-long interacties • Starling wordt veel toegepast: preloadvs output • Volume is relevanter dan druk “Althoughthisrelationship is physiologically relevant, becausenormalpumping of the ventriclesrequiresthattheydeliverappropriateamount of bloodto the tissues at low fillingpressures.” MM le Winter Let usstrayinto the realm of conjectures Laat ons het rijk der veronderstellingen in struinen

42. Crux: Hartfunctie • Ejectie fractie • Verkorting snelheid • Fractionele verkorting Allen worden door externe preload factoren beïnvloed “Elastance dan?”

43. Trappetje af • Hogere ITP verlaagt afterload net als arteriele druk verlaging Fessler @ J AppliedPhysiol 1992 Pinsky @ J AppliedPhysiol 1985 Pinsky @ J AppliedPhysiol 1983

44. Pericard spel weer • Een groter hart zit strakker in zijn pericard • Afterload neemt af onder PEEP Klinger @ Crit Care Clinics North Am 1996 • Effect van lagere transmurale druk? • Effect van lagere MAP dus makkelijkere runoff? • PEEP vermindert de representativiteit van Pslokdarm voor Ppc Afterload reductie verbetert output zelden wegens lagere slagvolumes.. De sleutel is frequentie?

45. CHF • CO couldriselike in vasodilation Textboek • PEEP effect mayberesult of poorlyunderstood reflex vasodilationandalteredsympathoadrenalfunction • Hypervolemie gaat VR reductie tegen Pouleur @ Circulation 1980

46. Coronair • PEEP kan coronairen dicht drukken • Honden • Laatste woord niet gezegd • Ze zitten niet voor niets aan de buitenkant • Niet ongebreideld PEEPen

47. COPD • COPD patiënten met een goede respiratoire status kunnen tijdens weaning cardiogeen longoedeem ontwikkelen Lemaire@ Anaesthesiology 1988 • LV EF blijft in deze groep onder PEEP wel behouden itt KN Richard @ Intensive Care Med 1994 Klinische praktijk: de motivatie van Furosemide voor detubatie • PEEP kan hier helpen doordat intrinsieke PEEP door extrinsieke wordt vervangen Maakt het de circulatie uit waar Paw vandaan komt?

48. ARDS Deze geneeskunst is in ARDS toepasbaar: Daarbij kunnen wij de verdeling van ARDS in ogenschouw nemen bijvoorbeeld door een CT voor en na PEEPverhoging te gebruiken om (op een moment) te zien wat de meerwaarde is van hoger PEEP (met of zonder recruiting) zodat het cardiopulmonale spel niet onnodig op gang komt

49. Veel gelezen: • Geloof • Moet • Waarschijnlijk • Zal Geloof biedt zekerheid voor hen die de realiteit niet kennen. Wij kennen de realiteit niet omdat wij hem niet kunnen zien.

50. Meten vergt weten We may regard the present state of the universe as the effect of its past and the cause of its future. An intellect which at a certain moment would know all forces that set nature in motion, and all positions of all items of which nature is composed, if this intellect were also vast enough to submit these data to analysis, it would embrace in a single formula the movements of the greatest bodies of the universe and those of the tiniest atom; for such an intellect nothing would be uncertain and the future just like the past would be present before its eyes. Pierre Simon Laplace @ A Philosophical essay on Probabilities