POZİTİF BASINÇLI MEKANİK VENTİLASYON UYGULAMASINDA BASINÇ, ZAMAN, AKIM VE VOLÜME AİT TEMEL PRENSİPLER

Mekanik ventilasyonun dört fazı:

İnspiryumun başlaması /Ventilasyon modları

İnspiryum fazı / Jeneratörler / Akım tipleri

İnspiryumun sonlandırılması /Siklus mekanizması

Ekspiryum fazı

• Pozitif basınçlı mekanik ventilasyon sırasında temel amaç nedir?

Mekanik ventilasyon sırasında organizmada solunum ve gaz değişimi için gerekli akciğer volümleri oluşturulmasıdır.

• Pozitif basınçlı mekanik ventilasyon sırasında akciğerlerde oluşturulacak volüm nelere bağlıdır?

Mekanik ventilasyon sırasında akciğerlerde ne kadar volüm oluşturulabileceği uygulanan basınç, zaman, akım ve volüm arasındaki etkileşimlerle belirlenir. 

Bu etkileşimler şu şekilde özetlenebilir:

1. Akciğerde oluşacak volüm: Akım miktarına ve uygulanma süresine bağlıdır.

2. Akciğer içine ulaşacak gazın akım hızı : Güç kaynağı yani ventilatör ile akciğer içi basınçlar arasındaki farkla bağlıdır. Daha büyük basınç gradiyenti daha büyük akım hızı ve daha fazla volüm anlamına gelir.

3. Akciğer içindeki basınç : Akciğerlerin yapısına bağlıdır. Örneğin akciğerin kompliansı yüksekse yani daha kolay genişleyebiliyorsa ekspansiyon için düşük basınç değerleri yeterlidir. Eğer akciğer yapıları sert ve dirençli ise (düşük komplians) şişirmek için daha fazla basınç uygulanmalıdır.

4. Ağızda ölçülen basınç (Pawo) : Ventilatörü hastaya bağlayan sistemin yani endotrakeal tüp ve solunum devrelerinin  rezistansına ile akciğer kompliyansına bağlıdır. Tüp çapları geniş ise daha fazla akım kolaylıkla hastaya ulaştırılacaktır. Daha küçük çaplı tüplerle ise direnç artarken akım azalacaktır.

• Bir pozitif basınçlı ventilasyon uygulayan bir ventilatör nasıl işlev görür?

Herhangi bir ventilatörün fizyolojik ve mekanik etkisi  normal bir ventilasyon siklusunun bölümlerini oluşturma yeteneği ile ilişkilidir. Bu devreler;

1. Ekspirasyon sonu ve ekspiryumdan inspiryuma geçiş fazı (İnspirasyonun başlaması) 

2. İnspiratuar fazı

3. İnspirasyon sonu ve inspiryumdan ekspiryuma geçiş fazı 

4. Ekspiratuar faz, olarak sıralanabilir.

I - İNSPİRYUM BAŞLANGICI : EKSPİRASYON SONU - EKSPİRASYONDAN İNSPİRASYONA GEÇİŞ FAZI:

• Ventilatör tarafından inspiratuar faz nasıl başlatılır? Tetikleme mekanizması nedir?

Bir ventilatörde ekspirasyonun son bulduğu anda inspirasyonu başlatan mekanizmaya “tetikleme mekanizması” denir. Ventilatörler basınç, akım, zaman ve volümle ilişkili olarak tetiklenebilir. Genelde volüm değişkeni nadiren kullanılmaktadır. 

İnspirasyonun başlamasını sağlayan tetikleme mekanizmaları şunlardır: 

1. Zaman tetiklemesi (Kontrollü ventilasyon)  

2. Basınç veya hasta tetiklemesi (Asiste ventilasyon)

3. Zaman + basınç tetiklemesi : Asiste - Kontrollü ventilasyon

4. Akım tetiklemesi

Burada inspiryumu başlatma özelliklerine göre öncelikle temel tetikleme (ventilasyon) teknikleri ele alınacaktır:

• ZAMAN TETİKLEMESİ nedir?

Mekanik ventilatörlerde kullanılan ilk tetikleme mekanizmalarından biri zaman tetiklemesidir. Burada solunum hızı ventilatör tarafından belirlenir. Yani inspiratuar siklus ayarlanan zamana göre başlatılır. Örneğin solunum hızı 12 soluk/dakika olarak ayarlanırsa; ventilatör bir önceki solunumdan 5 saniye geçtikten sonra inspirasyonu tetikleyecek yani respiratuar siklus her 5 saniyede bir oluşturulacaktır. Ara zamanlarda hastanın inspiratuar eforu olsa bile ventilatörden hava gelmeyeceği için solunum gerçekleşmeyecektir. Zaman ayarlı ventilasyon yapay solunumun etkinliği için özellikle apneik veya paralize edilmiş hastalarda önerilir (Şekil 7-1).

Şekil 7- 1: Zaman tetiklemeli (Kontrollü ventilasyon )

• İntermittent Positive Pressure Ventilation = IPPV (Aralıklı pozitif basınçlı ventilasyon) nedir?

Zaman tetiklemeli veya biraz sonra açıklanacağı biçimde kontrollü mekanik ventilasyon sırasında hastanın havayollarına  belirli zaman aralıkları ile pozitif basınç uygulanmaktadır. Bu nedenle zaman tetiklemeli bu ventilasyon tekniği karşımıza “Intermittent positive pressure  ventilation=IPPV” ifadesi ile de çıkabilir. 

Burada spontan solunumu olan hastalara aerosol tedavisinde kullanılan “aralıklı pozitif basınç uygulamasının “Intermittent positive pressure breathing  =IPPB” olarak isimlendirildiğini belirtmek isteriz. IPPV ise yalnızca solunum eforu olmayan hastalarda kullanılır.

• BASINÇ TETİKLEMESİ nedir?

Bazı ventilatörler, spontan solunum eğilimi olan hastalarda inspiratuar eforun varlığında üst havayollarındaki basınç değişikliklerine duyarlı hale getirilebilirler. Havayollarında negatif basınç tesbit edildiği zaman makina tetiklenir ve pozitif basınçlı solunum oluşturulur. Ventilatörün bu tip işlevi "asiste ventilasyon" olarak adlandırılır (Şekil 7-2). Yani asiste ventilasyon sırasında  inspiratuar siklus hasta tarafından başlatılır, solunum hızını da hasta tarafından ayarlar. 

Burada  ventilatör basınç tetiklemelidir ve ventilatörün ne kadarlık bir basınç değişikliğinde tetiklenebileceğini saptayan “duyarlılık ayarı = trigger” kullanıcı tarafından düzenlenir. Düşük basınç değerleri (-1,-3 gibi) ventilatörün çok duyarlı kılınması, yüksek basınç değerleri ise (-8,-15 gibi) ventilatörün hassasiyetinin azalması anlamına gelir .

Şekil 7- 2: Basınç tetiklemeli ventilasyon (Asiste ventilasyon)

• ZAMAN VE BASINÇ TETİKLEMELİ VENTİLASYON = “ASİSTE - KONTROLLÜ” VENTİLASYON nedir?:

Asiste mod uygulanan bir hastada solunum eforu yetersiz olursa ventilasyon sağlanamaz. Bu durumda hipoventilasyonu önlemek amacıyla bir dakikadaki minumum solunum sayısını garanti edecek şekilde kontrollü ventilasyon uygulayabilen ventilatörler kullanılır. Bu ventilatörlerde asiste ventilasyon için basınca duyarlı tetikleme düğmesi yanında bir de kontrollü solunumlar için hız ayar düğmesi bulunmaktadır. Bu mod “asiste-kontrollü” mod olarak isimlendirilir (Şekil-7-3).

Şekil 7 - 3: Zaman ve basınç tetiklemeli ventilasyon (Asiste-kontrollü ventilasyon)

• AKIM TETİKLEMESİ nedir?

Eğer ventilatör hastanın inspiratuar akım eforunu ölçme ve daha sonra akım başlatma özelliğide ise akım tetiklemeden söz edilir. Günümüzde bu özelliği içeren sınırlı sayıda ventilatör vardır. Örneğin  Puritan Bennet 7200ae, Servo 300, Drager Evita serisi gibi.

Bu tür tetiklemede ventilatör inspiryum süresince hastadan gelen gaz akımını denetler, gaz akımında anlamlı bir düşüş saptayınca ventilasyon devresindeki inspiratuar gaz akımını arttırır.

• Mod nedir?

Pozitif basınçlı ventilasyon pratiğinde genellikle inspiryumun başlama şekli mod olarak isimlendirilmektedir.Örneğin

Kontrollü ventilasyon = Kontrollü mod, 

Asiste ventilasyon = Asiste mod gibi. 

Günümüzde teknolojik gelişmelere paralel olarak bir çok ventilasyon modu mekanik ventilasyon pratiğine kazandırılmıştır. Kontrollü ve asiste modlar dışında bunların başlıcaları: 

1. Aralıklı zorunlu ventilasyon (Intermittent mandatory ventilation : IMV), 

2. Senkronize aralıklı zorunlu ventilasyon (Synchronized intermittent mandatory ventilation : SIMV), 

3. Basınç kontrollü ventilasyon (Pressure control ventilation : PCV),

4. Basınç destekli  ventilasyon (Pressure support ventilation : PSV), olarak örneklenebilir.

• Aralıklı Zorunlu Ventilasyon : Intermittent Mandatory Ventilation (IMV) nedir?

Bu mod temelde zaman tetiklemelidir ve belirlenen periyodlarda “akım veya volüm sınırlı” mekanik solunumlar meydana getirilir ancak bunun dışındaki zamanlarda hastanın spontan solunumu korunur. Kullanıcı IMV için solunum hızını, tidal volümü ve akımı ayarlar. IMV sırasında hastanın spontan solunumu asiste edilmez (Şekil 7-4). Ancak mekanik solunumların olmadığı dönemlerde de ventilatörden gaz akımı devam eder.

IMV düşük solunum hızları ile kullanılırsa pozitif basınç uygulamasının özellikle hemodinami üzerine olan istenmeyen etkileri azalmakatdır. Spontan solunumların sürdürülmesine izin verildiğinden mekanik ventilasyonun sonlandırılması (weaning) modu olarak da kullanılabilir. IMV, PEEP yada CPAP ile zenginleştirilebilir. Yeni geliştirilen mikroişlemci ventilatörlerde akım veya volümden başka basınç sınırlı IMV de uygulanabilmektedir. 

Şekil 7 - 4: Aralıklı Zorunlu Ventilasyon : Intermittent Mandatory Ventilation (IMV)

• Senkronize aralıklı zorunlu ventilasyon =Syncronized Intermittent Mandatory Ventilation (SIMV) nedir?

Bu modda da hastanın spontan solunumuna izin verilir. Önceden saptanan zaman intervallerinde ventilatör hastadan gelecek inspiratuar eforu bekler. Efor algılandığında senkronize olarak pozitif basınçlı ventilasyon uygulanarak hastanın spontan solunumu asiste edilir. Kullanıcı, ventilatörde solunum hızı, tidal volüm, akım ve duyarlılığı ayarlar. Bu mod “basınç tetiklemeli, akım veya volüm sınırlı”dır. Ventilatör, birkez pozitif basınçlı solunum uyguladıktan sonra, bir sonraki mekanik solunuma kadar hastanın havayolu basınç değişikliklerine duyarsız kalır. Ayarlanan zaman aralığına ulaşıldığında ventilatör yine duyarlı hale gelir ve hastanın oluşturacağı ilk inspiratuar efor mekanik solunumunu tetikler. Eğer hasta ayarlanan zaman da ventilasyonu başlatamazsa ventilatör genellikle bir kontrollü solunum verir (Şekil 7-5).

Şekil 7-5: Senkronize aralıklı zorunlu ventilasyon =Syncronized Intermittent Mandatory Ventilation (SIMV) 

SIMV, IMV ile oluşabilecek problemleri ortadan kaldırmak amacıyla düzenlenmiştir. Örneğin IMV de pozitif basınçlı solunum, hastanın inspiryumuna rastlarsa, hasta büyük volümde hava almakta ve barotravma riski artmaktadır. Oysa SIMV’de spontan solunum eforunu algıladığında yalnızca ayarlanan tidal volüm hastaya ulaşmaktadır. 

SIMV de spontan solunumlar sırasında basınç desteği (pressure support)  kullanılabilir (Şekil 7-6). 

Şekil 7-6: Basınç destekli SIMV

SIMV modu basınç sınırlı (PSIMV) olarak da uygulanabilir. Bu modda hastaya ayarlanmış olan tidal volum değil basınç ulaştırılır.Bu mod "Basınç - tetiklemeli, basınç - sınırlı SIMV" solunumudur (Şekil 7-7). 

SIMV sırasında PEEP’de rahatlıkla kullanılır.

SIMV'ye bazan “intermittent demand ventilation (IDV)”,” intermittent assisted ventilation (IAV)”, veya “augmented ventilation” da denilmektedir.

Şekil 7-7: Basınç kontrollü SIMV.

• Basınç Kontrollü veya Basınç Sınırlı Ventilasyon: Pressure Controlled (PCV)  veya Pressure Limited (PLV) Ventilation  nedir?

Bu mod 1980'lerin sonunda popularite kazanmıştır. Ventilatör zaman tetiklemeli ve basınç sınırlıdır. Bazı ventilatörlerde, hastaların spontan solunumuna izin de verilebilir. Bu durumda ventilatör basınç tetiklemeli çalışır. Tidal volüm, hasta akciğerinin kompliyansına, rezistansına ve eğer hastanın spontan solunumu varsa spontan solunum eforuna bağlıdır (Şekil 7-8).

Ventilatör inspirasyon süresince hastaya sabit basınçlı hava akımı sağlar. İnspirasyonun süresi, basıncın seviyesi ve solunum hızı kullanıcı tarafından ayarlanır. Bu modun ilk kullanımında inspirasyon zamanının ekspirasyondan daha uzun olması tercih edilmiştir. Aslında bu durum fizyolojik olarak normal değildir fakat bazı durumlarda daha iyi oksijenasyon sağlamaktadır. Daha uzun inspirasyon zamanından dolayı, bu mod bazan “basınç kontrollü ters orantılı ventilasyon”(PCIRV) olarak adlandırılmaktadır. Ancak ters orantılı solunumda hasta genelde ekspirasyonu tamamlayamaz ve gaz tuzağı /oto PEEP riski çok yüksektir. 

Basınç kontrollü ventilasyon SIMV ile birlikte de kullanılabilir. Burada mekanik soluklar sırasında  üst havayollarında sabit bir basınç sağlanmaktadır (Şekil-7-7).

Şekil 7- 8: Basınç Kontrollü veya Basınç Sınırlı Ventilasyon:Pressure Controlled (PCV)  veya Pressure Limited (PLV) Ventilation

• Basınç Destekli Ventilasyon=Pressure Support Ventilation (PSV) nedir?

Bu mod asiste (basınç tetiklemeli) ve basınç sınırlı ventilasyonun özel bir şeklidir. Ventilatör, hastanın inspiratuar eforuna duyarlıdır ve inspiriyum sırasında havayollarına sabit basınç uygulayan bir ventilasyon sağlar. İnspirasyon sırasında oluşturulacak basınç kullanıcı tarafından ayarlanır. Önceden ayarlanmış akım seviyesine ulaşıldığında inspirasyon genellikle durur. Ayarlanmış basınçdan hastanın ne kadar volüm alacağı akciğer özelliklerine (Havayolu rezistansı ve akciğer kompliyansı) ve hastanın eforuna bağlıdır. Hasta çok etkin olarak inspire ederse; ağız, alveolar seviye ve intraplevral boşluk arasında büyük bir basınç farkı yaratılır. Daha güçlü hasta eforu daha fazla volüm dağılımıyla sonuçlanır. Bu mod spontan solunuma yardımcı olmak amacıyla diğer ventilasyon formlarıyla birlikte kullanılabilir ve solunum işini azaltmaya yardımcı olur (Şekil 7-6).

• Zorunlu Dakika Ventilasyonu: Mandatory  Minute Ventilation (MMV) nedir?

1970'li yıllarda özellikle mekanik ventilasyonun sonlandırılması için düzenlenmiş bir moddur. Kullanıcı minumum dakika ventilasyonunu (VE) ayarlar. Ventilatör hastanın solunumunu monitörize eder. PlanlananVE verilemezse, ventilatör önceden ayarlanan volümde pozitif basınçlı mekanik solunum sağlayacaktır. Eğer hastanın solunum eforu artarsa ventilatör sağladığı desteğin miktarını azaltır. Eğer hasta ayarlanmış VE'e ulaşırsa ventilatör pasif kalacaktır.

Ancak bu modda hastalar yüzeyel ve hızlı solursa, efektif alveolar ventilasyon artırmaksızın ölü boşluk ventilasyonu artar oysa ventilatör sadece bir dakikada oluşan total ventilasyonu okumaktadır. Sonuçta yeterince ventile olmayan yıpranmış ve yorulmuş hasta karşımıza çıkar. Yeni monitörizasyon teknikleri, alarmlar, kompüterize ventilasyon kontrolü yöntemlerinin bu problemi ortadan kaldırmak için düzenlenmektedir. Artık yüksek ve düşük respiratuar frekans alarmlarını ve yüksek/ düşük VT alarmlarını ayarlamak mümkündür.

MMV, “minumum dakika ventilasyonu” veya “artırılmış dakika ventilasyonu” olarak da adlandırmaktadır.

II - İNSPİRATUAR FAZ:

• Pozitif basınç uygulayan ventilatörler inspiryum fazını nasıl oluştururlar?

Ventilatörler basınç, akım ve volüm parametrelerini kullanarak inspiryum süresince oluşacak gaz akımını düzenlerler. Ventilatörleri inspirasyon süresince fonksiyonlarına göre sınıflandırmak mümkündür. Ancak bu sınıflamayı yapabilmek için bazı temel noktaları akılda tutmak gerekir. Bunlar:

1. Ventilatörler inspirasyon sırasında 4 tip etkinlik gösterirler:

1. Basıncı kontrol edenler (Basınç oluşturanlar), 

2. Akımı kontrol edenler (Akım oluşturanlar), 

3. Volümü kontrol edenler,

4. Zamanı kontrol edenler.

2. Basınç kontrollü ventilatörler hasta akciğerindeki değişiklikleri dikkate almadan ağıza aynı basınç modelini ulaştırırlar. Bu model sabit yada değişken olabilir. Basınç kaynağı tarafından oluşturulan basınç genellikle havayolu açılması için ulaşılan basıncın 5 katından daha azdır (yaklaşık 100 - 300 cmH2O).

3. Akım kontrollü ventilatörler hasta akciğeri ne durumda olursa olsun ağızdaki akım modelini korurlar. Bu model de sabit veya değişken olabilir. Ventilatör tarafından oluşturulan basınç havayolu açılması için ulaşılan basıncın 5 katından daha fazladır (yaklaşık 300 - 3500 cmH2O).

4. Ağızda oluşan akım, volüm ve basıncın dalga formu genellikle 4 tiptir (Şekil 7-9).

• a - Rektangüler : Kare yada sabit dalga olarak da adlandırılır.

• b - Eksponansiyal : İvmeli yada artan dalga olarak adlandırılır.

• c - Sinüzoidal : Sine dalga olarak da adlandırılır.

• d - Ramp: Assendan (artan veya ivmeli) veya dessendan (inen veya ivmeli azalan)

Şekil 7-9:İnspiryum fazında basınç, volüm ve akım modelleri

• İnspiryum fazındaki fonksiyonlarına göre ventilatörler kaç grupta değerlendirilir?

Bu bilgilere göre ventilatörler inspiryum süresince volüm oluşturanlar, akım oluşturanlar ve basınç oluşturanlar olarak üçe ayrılırlar. Aslında volüm oluşturan veya volüm limitli ventilatörler çok derece sınırlıdır. Akım ve basınç oluşturan ventilatörler ise sabit veya değişken olarak ikişer alt gruba ayrılırlar. Burada inspirasyon sırasındaki fonksiyonlarına göre ventilatörlerin özellikleri kısaca gözden geçirilecektir.

1.VOLÜM KONTROLLÜ VENTİLATÖRLER

Bu ventilatörlerin özellikleri verdikleri volümü ölçmeleridir. Bu tip ventilatörler:

1. Akciğer mekaniklerinin değişmesi karşısında sabit bir volüm oluşturabilirler.

2. Volüm dağılımı için genelde piston veya körük kullanılmaktadır. Bu tip ventilatörlere örnek MA-1'dir. 

Ancak burada akım ölçüp volüm ölçmeyen ventilatörlerin volüm kontrollü ventilatör olmadığını özellikle belirtmek gerekir. Örneğin Servo 900C, Servo 300, Puritan Bennett 7200a, Bear 5, Ohmeda, Advent, Hamilton Veolar gibi. 

2. AKIM KONTROLLÜ VENTİLATÖRLER

Akım kontrollü ventilatörler hastaya giden gaz akımını kontrol ederler. Oluşturdukları akım paternleri değişmez ve hastanın akciğer özelliklerden etkilenmez. Basınç paterni ise ancak kompliyans ve rezistansdaki değişikliklerden etkilenecektir. Akım jeneratörleri veya akım kontrollü ventilatörler iki kategoride incelenir; sabit akım jenaratörleri ve değişken akım jeneratörleri:

Sabit akımlı ventilatörler (jeneratörler): 

Eğer ventilatör “pik inspirasyon basıncından” 5 kat veya daha fazla basınç oluşturabiliyorsa "sabit akımlı ventilatör" kabul edilir. Bu ventilatörler sabit akım kontrollüler, sabit akım jeneratörleri, kare akım jenaratörleri ve rektangüler akım ventilatörleri olarak da tanımlanırlar.

Sabit akım kontrollü ventilatörlerin özellikleri şunlardır:

1. Sabit akım verirler. Bu kare veya rektangüler dalga olarak da tanımlanır.

2. Hasta akciğerinde ne gibi bir değişiklik olursa olsun akım sabit kalır. Yani bu ventilatörlerin gücü akciğerde meydana gelebilecek değişikliklere rağmen sabit gaz akımı oluşturacak kadar yüksektir ve kare akım dağılımı için üst havayolunda meydana gelebilecek  basınçtan daha fazla basınç üretebilmeleri gerekir.

3. Gaz akımı sabit olmasına rağmen akım paterninin oluşturulması sırasında ölçülen basınç, akciğer koşullarına göre değişiklik gösterir.

4. Havayolu rezistansına bağlı basınç (akım rezistansı) sabittir.

5. Alveol ve ağız basınçları inspirasyon süresince lineer olarak artar.

6. kım volüm gibi gösterilip ölçülebilmesine rağmen gerçekte hastaya volüm ölçülemez.

7. Bu tip ventilatörlerde inspirasyon genellikle önceden ayarlanmış volüm veya zamanla sonlandırılır.

8. Sabit akım kullanılması sırasında havayolunda kaydedilen basınç ve akım eğrileri sabittir. Volüm, alveol ve ağız basınçları ise lineer olarak artmaktadır (Şekil 7-10).

Kullanılan ticari ventilatörlerin çoğu sabit akım kontrolü yeteneğine sahiptir ve genellikle zaman veya volüm siklusludur. Yani önceden ayarlanan volüm yada zamana ulaşıldığında inspirasyon son bulur. Bu ventilatörler bir de üst havayolu basınçlarındaki aşırı artışları denetleyen basınç limiti özelliğine sahiptirler. Yani volüm sikluslu ventilatörle inspirasyon sırasında önceden ayarlanmış basınç limitine ulaşılıyorsa belirlenen volüm verilemiyecektir. Puritan Bennett 7200 a, Servo 900C, Hamilton Veolar bu tip ventilatörlere örnektir.

Şekil 7-10: Sabit akımlı ventilatörlerde akım, basınç ve volüm eğrileri. 

Değişken akımlı ventilatörler:

Değişken akımlı ventilatörler; kare yada rektangüler olmayan akım paternine sahiptirler. Akım paterni yaygın olarak "sine" dalgası olarak bilinen, sinuzoidal akım paterni şeklindedir. Bu dalga “assendan” yada “dessendan” eğim şeklinde bir yapıya da sahip olabilir (Şekil 7-117a-b-c).

Değişken akım jeneratörleninin özellikleri şunlardır;

1 - Akım dalga şekli inspiriyum sırasında akciğerdeki değişiklik ne olursa olsun değişmez. Yani bu uygulamada akım modeli, volüm ve zaman hastanın kompliyans/ rezistans değişikliklerine rağmen aynı kalır.

2 - Dalga şekli her solunumda aynıdır.

3 - Ancak üst havayolundaki basınç paterni, kompliyans ve havayolu rezistansı ile ilişkili olarak değişir.

Veolar, Puritan Bennett 7200a, Engström 30 bu şekilde çalışabilen ventilatörlerdir.

Şekil 7-11 /a: Değişken akımlı ventilatörlerde akım, basınç, volüm modeli.

4 - Akım dalga şekli yüksek hızda başlar ve inspirasyon süresince azalır (Dessendan eğimli akım paterni).
Basitçe bir körüğe uygulanan ağırlıkla hastada inspiryum oluşturan eski model Chemstron Gill-1 ventilatörler  sabit basınç jeneratörlerine örnek olarak verilebilir. Son yıllarda geliştirilen basınç desteği veya basınç kontrollü modları içeren mikroişlemci ventilatörlerde sabit basınçlı ventilatörler gibi davranırlar.

• Ventilatörler inspiratuar fazda belirli  bir volüm oluştururken emniyet sistemleri var mıdır?

İnspirasyon fazı süresince kullanıcı ventilatörde basınç, volüm ve akım değişkenlerinden birinin limit değerini ayarlamaktadır. Sınırlanan bu değer uygulanan değişkenin (basınç, volüm veya akım) maksimum değeridir. Bu inspirasyon süresince değişkeni sınırlar fakat inspiratuar fazını sona erdirmez. Bu kavram “inspirasyon limiti” olarak bilinir.

• BASINÇ LİMİTİ  nedir?

Basınç limiti inspiryum sırasında ventilatör tarafından hastaya ulaştırılan basınç değerinin kullanıcı tarafından sınırlandırılmasıdır. Burada amaç aşırı basınç artışı ile akciğerde oluşabilecek  Örneğin eğer hastanın akciğer kompliyansı azalmışsa "Pik basınç" inspirasyon süresince artacaktır. Bu durumda kullanıcı aşırı pik basıncı değerini önlemek için yüksek basınç limitini ayarlar. Örneğin Emerson'da ayarlanan basınç limitine ulaşıldığında, aşırı basınç "pop-off" valv vasıtasıyla dışarı verilir. "Baby Bird" ve "Sechrist IV-100 B"de basınç limitli ventilatörlerdir. Fakat bu ventilatörler  inspiryumun tamamında zaman siklusludur. Basınç limitine diğer örnekler ” Basınç destekli ve basınç kontrollü” ventilasyon uygulamalarıdır. Bu önceden ayarlanan değere göre basınç sınırlıdır. 

• VOLÜM LİMİTİ nedir?

Volüm limitli ventilatörler balon, körük veya piston silindirin içerdiği sabit volüme sahiptirler. Yani volüm limitli ventilatörler, balondaki yada körükdeki volüm miktarının kullanıcı tarafından ayarlandığı aletlerdir. Burada pistonun öne doğru hareketi de inspirasyon zamanını kontrol eder (zaman siklusu). Ventilatör birden fazla özelliği, sınırlama özelliğine sahip olabilir. Örneğin Emerson “Pop-off valvi” nedeniyle “basınç limitli”, silindir yerleştirilmesiyle “volüm limitli” özellik taşır.

• AKIM LİMİTİ nedir?

Eğer akım inspirasyon sonlanmadan önce sabit bir değere ulaşırsa, ventilatörün akım limitli olduğu düşünülür. Örneğin lineer olarak hareket eden pistonun öne doğru sabit hareketi belirli bir zaman periyodunda sabit bir gaz dağılımı sağlar . Burada  ventilatör zaman siklusludur ve zaman piston kolunun öne doğru hareket süresini belirler. Bu ventilatör ayrıca piston içindeki sabit volümden dolayı “volüm limitli” ve sabit akım oluşturduğundan “akım limitli”dir.

III - İNSPİRASYON SONU - İNSPİRASYONDAN EKSPİRASYONA GEÇİŞ FAZI (SİKLUS MEKANİZMASI):

• İnspiratuar faz ventilatör tarafından nasıl sonlandırılır?

İnspiratuar gaz akımını sonlandırarak ekspirasyonun başlamasını sağlayan ventilatör mekanizması “siklus metodu veya siklus mekanizması” olarak adlandırılır.

İnspirasyon sırasında siklusu kontrol eden 4 ventilatör parametresi vardır; “basınç, akım, volüm ve zaman”. Herhangi bir  solunum modu için bu 4 parametreden sadece biri çalışır. Yani ventilatör solunumu basınç sikluslu, zaman sikluslu, volüm sikluslu veya akım sikluslu olabilir. Birçok ventilatörde siklusu düzenlenebilen birden daha fazla mod vardır.

• BASINÇ SİKLUSLU VENTİLASYON nedir?

Basınç sikluslu modda ağız veya üst hava yolunda önceden ayarlanan basınç eşiğine yani limit değerine ulaşıldığında ventilatör inspirasyonu sonlandıracaktır. Hastaya verilen volüm, akım paterni dağılımına, inspirasyonun uzunluğuna ve hasta akciğerinin özelliklerine bağlıdır. Örneğin daha önce ele aldığımız sabit akımlı ventilatörler “basınç sikluslu”dur.

Burada kullanıcı yeterli tidal volüm oluşturabilmek için kullanması gereken basıncın ne olduğuna karar vermelidir. Bu saptamayı yapmak için hastanın akciğer özelliklerini düşünmek gerekir. Siklus basıncı yada üst havayolundaki basınç (Pawo), PA ve Raw basınçları toplamıdır. Bu hesaplamaya aşağıdaki örneklerle açıklama kazandırılabilir:

a. Normal akciğer koşullarında 750 ml VT'ü oluşturmak için ayarlanacak basınç;

C = 50 ml/cmH2O, Raw =6 cm H2O/lt/sn, Akım= 0,5 lt/sn iken

PA = VT/C = 750/50 = 15 ml

PTA = Raw X Akım = 6 X 0.5 = 3 cmH2O

Pawo = PA + PTA = 15 + 3 = 18 cmH2O olarak hesaplanır.

b. Normal Raw'da kompliansı yetersiz bir hastada aynı VT'ü verebilmek için daha yüksek basınca gerek duyulacaktır. Örneğin yukarıdaki örnekte C = 25 ml/cmH2O'ya düşmüşse, VT = 375 ml'ye düşer (VT = C x PA = 25 x 15 = 375 ml). 750 ml'lik VT oluşturmak için ise; PA = VT/C = 750/25 = 30 cmH2O olacak ve Pawo = PA + PTA = 30 + 3 = 33 cmH2O'luk basınca gerek duyulacaktır.

c. Artmış Raw'lı, normal kompliyanslı bir hastada ise artmış Raw'ı kompanse etmek için ayarlanan basıncı arttırmak gerekmektedir. Buna göre;

PTA = Raw x Akım = 12 x 0,5 = 6 cm H2O olacak

PA = Pawo-PTA = 18-6 = 12 cmH2O olduğundan

VT = C x PA = 50 x 12 = 600 ml'ye düşecektir.

750 ml'lik tidal volümü oluşturmak için ise PA = 750/50 =15 cmH2O olması gerektiğinden Pawo = PA + PTA = 15 +6 = 21 cmH2O olmalıdır.

Kompliyansın azaldığı, rezistansın arttığı durumlarda, basınç sikluslu sabit akım jeneratörleriyle inspirasyon zamanı kısalır. Çünkü bu durumda siklus basıncına verilmesi istenen VT'değerinden önce ulaşılır. Böylece dağılım zamanı kısaltılmış olacaktır. Bunu düzeltmek için siklus basıncı artırılır. Raw'un arttığı yerde istenen inspirasyon zamanını oluşturmak için, akım hızının yeniden ayarlanması da istenebilir.

Basınç sikluslu ventilatörlerde kompliyansdaki azalma veya rezistansdaki artma, daha düşük VT verilmesi gibi bir dezavantaj oluşturur. Ancak akciğer hasarlanmasına neden olabilen "pik  basıncı" sınırlama gibi de bir avantaja sahiptirler. Stabil akciğere sahip hastaların kısa dönem ventilasyonu için bu ventilatörler yeterlidir. 

Üretilen basıncı az kullanan ve "deselere akım patern"leri oluşturan basınç sikluslu makinaların bir avantajı da volüm dağılımıdır. Teorik olarak, akım azalırken, havayollarındaki türbülansın miktarı da azalmaktadır. Bu durumun havayollarında volümün daha iyi dağıtımına katkı da bulunduğu düşünülmektedir. Basınç sikluslu ventilatörlerin bir örneği MARK-7'dir. Diğerleri Servo 900C, MA-1, Puritan Bennet 7200a ve Veolar'dır. 

• VOLÜM SİKLUSLU VENTİLASYON  nedir?

Volüm sikluslu ventilasyonda ventilatör tarafından istenilen tidal volüm verildikten sonra ventilatör inspiratuar fazı sonlandırır. Uygulanacak volüm miktarı kullanıcı tarafından ayarlanır. Çoğu durumda, ventilatör tarafından verilen volüm, hasta akciğer özelliklerindeki değişikliklere rağmen sabit kalacaktır. Ancak volüm dağılımı ve gaz akım hızı için gerekli basınçlar, kompliyans ve rezistans değişiklikleriyle değişecektir. MA-1 volüm sikluslu ventilatörlere bir örnektir.

Volüm sikluslu ventilatörde verilen volüm, hastanın akciğerlerine giren volüm değildir. Gerçekte volüm dağılımını değerlendirmenin en iyi yolu endotrakeal tüp veya trakeostomiden ekshale edilen volümü ölçmektir.

Volüm sikluslu ventilatörlerde, inspiratuar siklus önceden ayarlanmış volüme ulaşıldığında genellikle sonlandırılır. Eğer hastada artmış Raw ve azalmış kompliyans söz konusuysa akım hızı azalır. Bu durumda daha düşük akımla, ventilatörden istenilen volümün verilmesi için inspirasyon zamanı uzar. Ayrıca artmış rezistans ve azalmış kompliyans durumunda ağıza ve ventilatör devrelerine yansıtan basınçlar normal  değerlerden daha yüksek olacaktır. Bu durumda hastaya ulaştırılması istenilen volümün çoğunun havayolunda kaybedilmesi gibi bir dezavantaj ortaya çıkacaktır.

• ZAMAN SİKLUSLU VENTİLASYON  nedir?

İnspiratuar faz ayarlanan bir zamana göre sonlanıyorsa ventilatörün zaman sikluslu olduğu düşünülür. Bu durumda hastanın akciğer koşullarından bağımsız olarak zamanlama mekanizmasıyla kontrol edilen bir ventilasyon söz konusudur. Bu tip ventilatörlere örnek olarak Sechrist IV-100 ve Servo 900C verilebilir.

Zaman sikluslu ventilatörde eğer basınç kontrollü ventilasyon seçilmişse inspirasyon zamanı sınırlanacağından volüm dağılımı ve akım etkilenebilir. NitekimVT ve VE denetlenmesi zorlaşacaktır. Ancak VT ve VE'nin monitörize edilebildiği yeni kompüterize ventilatörlerde “basınç kontrollü ventilasyon” modları zaman sikluslu olarak kullanılabilir. Burada volüm dağılımı akciğer kompliyansına, Raw'a, hasta eforuna ve kullanılan ventilatörün özelliğine bağlıdır.

Eğer sabit veya değişken akım kontrollü ventilatör zaman sikluslu kullanılırsa Raw'daki herhangi bir artış veya kompliyansdaki herhangi bir azalma, akım hızını etkilemiyecektir. Sonuç olarak basınç değişirken, sınırlanmış sabit zamanda volüm dağılımı aynı kalacaktır.

• AKIM SİKLUSLU VENTİLASYON nedir?

Yaygın bir parametre olmamakla beraber, inspiratuar fazın sona erdirilmesi için akım da kullanılabilir. Burada önceden saptanan akıma ulaşılınca ventilatör ekspiratuar faza dönmektedir. Hastaya ulaşan volüm ve inspirasyon zamanı hastanın akciğer karakteristiklerine göre değişmektedir. Puritan Bennett ventilatörlerin  bir kısmı ;PR-1 ve 2, AP serisi ve PV3P;  akım sikluslu kabul edilmektedir. 

“Pressure support=Basınç desteği” sağlayan mikroprocessor ventilatörler de normalde inspirasyonun tamamında akım siklusludur. Volüm ve akım dağılımı ise hasta eforu ve akciğer özellikleriyle değişmektedir.

• İnspiratuar duraklama =İnspirasyon  sonu duraklama (Inflation hold) nedir?

İnspiratuar duraklama, inspirasyon sonunda akciğerdeki havanın korunması için düzenlenir. Oksijenasyonun iyileşmesine ve gazın periferik dağılımını artırmaya yönelik bir maniplasyondur. Ventilatör tarafından pozitif basınçlı solunum oluşturduktan sonra, ekspiratuar valv bloke edilir ve saniyenin bir bölümü için (Duraklama zamanı=Pause time) hastanın akciğerlerinde hava kalır. Manometredeki basınç inspirasyon sırasında oluşacak pik basıncı gösterir, bu değer daha sonra bir miktar azalır. Bu sırada oluşan basınç “plato basıncı”dır. Bu solunum durdurulması tekniği “inspiratory pause”, “inspiratory old” veya “inspiryum sonu duraklama” 

• Ventilatörler inspiratuar fazda belirli  bir volüm oluştururken emniyet sistemleri var mıdır?

İnspirasyon fazı süresince kullanıcı ventilatörde basınç, volüm ve akım değişkenlerinden birinin limit değerini ayarlamaktadır. Sınırlanan bu değer uygulanan değişkenin (basınç, volüm veya akım) maksimum değeridir. Bu inspirasyon süresince değişkeni sınırlar fakat inspiratuar fazını sona erdirmez. Bu kavram “inspirasyon limiti” olarak tanımlanır  (Şekil 7-14).

Şekil 7-14: İnspiratuar duraklama

IV - EKSPİRATUAR FAZ

• Mekanik ventilasyon sırasında ekspiratuar faz denetlenebilir mi?

Mekanik ventilasyon gelişiminin erken dönemlerinde, inspiratuar faz kadar ekspiratuar fazında asiste etmesi gerektiği düşünülmüş ve bu iki şekilde sağlanmıştır:

1. Havayı akciğer dışına çıkarmak için üst havayoluna negatif basınç uygulanmasıyla ekspirasyonun asiste edilmesi: Bu teknik sonradan ekspiryum sonu negatif basınç uygulaması (negatif end-inspiratuar basınç : NEEP) olarak isimlendirilmiştir. 

2. Diyafragma altında abdominal bölgeye pozitif basınçlı ventilasyon uygulamak ve diyafragmaya karşı visseral organlar üzerine itme yaparak havanın akciğer dışına gönderilmesini sağlamak.

• Günümüzde ekspiratuar faza nasıl müdahale edilmektedir?      

Pozitif basınçlı ventilasyon sırasında, ekspirasyon genellikle pasiftir ve alveol dışına havanın hareketini sağlamak akciğerdeki elastik dokuların direncine bağlıdır. Ancak değişik tekniklerle ekspiryuma müdahale edilebilmektedir. Bu teknikler; ekhalasyon sırasında zaman limiti kullanılması, ekspirasyon sonu negatif basınç (NEEP), ekspiratuar duraklama, ekspiryum sonu pozitif basınç (Positive End Expiratory Pressure = PEEP) ve sürekli pozitif havayolu basıncı (CPAP) olarak sıralanabilir.

• Zaman limitli ekshalasyon nedir?

Burada ventilatör makinanın verdiği zaman ve solunumu monitörize edebilmektedir. Verilen bir solunum ve diğeri arasında 0.25 saniyeden daha az bir süre olursa, ventilatör alarm verir ve bu sürenin uzamasına asla izin vermez. Derhal ekshalasyonu sınırlar ve inspirasyonu tetikler. “Bear Cub” ventilatör “ekspiratuar zaman limitli ventilatör”lere bir örnektir.

• Ekspirasyon sonu negatif basınç (Negative end expiratory pressure=NEEP ) nedir?

Pozitif Basınçlı ventilasyonda istenmeyen etkilerin çoğu uygulanan veya torasik kaviteye yansıyan basınçlarla ilişkilidir. Bu problemleri azaltmak için, ortalama hava yolu basıncını azaltan bir ekshalasyon metodu oluşturulmuş ve NEEP olarak adlandırılmıştır. NEEP'in amacı proksimal havayolunda ekshalasyon sonunda negatif basınç sağlayarak ekspirasyonu kolaylaştırmaktır (Şekil ). Bu sırada kalbe olan venöz dönüşte artacağından NEEP uygulamasının özellikle şok olgularında yararlı olabileceği doğrudur. Ancak NEEP havayolunda kollaps ve alveolde hava hapsi olasılığını da arttırmaktadır. Bu nedenle özellikle  kronik hava yolu hastalığı olanlarda kullanılması tehlikelidir (Şekil 7-15).  

Şekil  7-15: NEEP ve ZEEP uygulaması

• Ekspiratuar duraklama (Expiratory hold) nedir?

"Ekspiratuar hold" veya "ekspiratuar pause" hastaya ekshalasyon için izin verilmesiyle sağlanır. Bu manevranın amacı, bir sonraki pozitif basınçlı ventilasyondan önce akciğerlerde hapis kalan (trapped) havadan kaynaklanan herhangi basınç olup olmadığını görmektir. Bu hapis hava "oto-PEEP" olarak bilmekte ve pozitif basınçlı veentilasyon sırasında bazı istenmeyen yan etkilere sebep olmaktadır. Bugün Servo 900c ve Advent gibi ventilatörler ekspiryum sonundaki duraklama sırasında ekspiryum sonu basıncını ölçme özelliğine sahip ventilatörlerdir.

• “Ekspirasyon sonu pozitif basınç” (End expiratory positive pressure (PEEP) ve “Sürekli pozitif havayolu basıncı”  (Continue positive airway pressure (CPAP) uygulaması nedir?

PEEP ve CPAP’nın ortaya çıkışı 20.yüzyıl başında torasik cerrahi sırasında hastaların havayollarına sürekli pozitif basınç (CPP) uygulaması ile başlar. 1930' larda Amerika Birleşik Devletleri'nde Barach bu ventilasyon tekniğini yeniden düzenleyerek “Continue Positive Pressure Breathing = CPPB” olarak isimlendirmiştir.CPPB uygulaması bazı kaynaklarda “Constant positive pressure ventilation=CPPV” olarak da karşımıza çıkabilir.  Bu ventilasyon uygulaması 1960’lı yıllarda yoğun bakım hastalarında da kullanılmaya başlanmış ve dirençli hipoksemi olgularında  oksijenasyonun iyileşmesine yardımcı olan iki  ayrı mod geliştirilmiştir: CPAP ve PEEP.

• CPAP nedir?

CPAP spontan soluyan hastada oksijenasyonu iyileştirmek için havayollarına sürekli olarak çevre basıncı üzerinde basınç uygulanmasıdır (Şekil 7-16).

 Şekil 7-16: CPAP uygulaması

CPAP'ın diğer bir şekli “Ekspiratuar pozitif havayolu basıncı = Expiratory Positive Airway Pressure (EPAP)”dır, (Şekil  7-17). 

Bir başka CPAP uygulaması ise 2 seviyeli PEEP'dir. Bu teknik 2 seviyeli PEEP verebilen ventilatörlerin gelişiminden sonra (örneğin Drager / Evita 2) “Biphasic positive airway pressure = BIPAP” olarak sunulmuştur (Şekil 7-17).  

Şekil 7-17: EPAP uygulaması

• PEEP nedir? 

PEEP, ekspiryum sonunda havayollarına pozitif basınç uygulanmasıdır. PEEP özellikle mekanik ventilasyon sırasında kullanılır (Şekil 7-18). 

CPAP ve PEEP teorik olarak, ekspirasyon sonunda erken havayolu kapanmasını ve alvelolar kollapsını önlemeye yardımcı olur. Bu durumda alveoler-kapiller membranda gaz değişiminindeki iyileşme önemlidir.

Şekil 7-18:PEEP uygulaması

 Kaynaklar:

1.Baker AB, Babintın PCB, Colliss JE,et al: Effects of varing inspiratory flow waveform and time in intermittant positive pressure ventilation. Br J Anesth 49:1207,1977.

2.Sullivan M, Saklan M, Demers R:Relationships between ventilators waveform and tidal volume distrubution.Respir Care 22:386,1977.

3.Freeman C, Cicerchia E, Demers EE, et al: Sattic compliance, static effective compliance and dynamic effective compliance as indicators of elastic recoil  in the presence of lung disease. Respir Care 21:323,1976.

4.Fuleihan Sf, Wilson Rs, Pontoppidan H: Effect of mechanical ventilation with end-inspiratory pause on blood-gas exchange. Anesth Analg 55:122,1976.

5.Lindahl S: Influence of end inspiartory pause on pulmonary  ventilation, gas distribution and lung perfusion during artificial ventilation. Crit Care Med 7:540,1979.

6.Tharratt RS, Allen RP, Albertson TE: Pressure controlled inverse ratio ventilation in severe ARDS. Chest 94:755,1988.

7.Gattioni L, Pesenti A, Bombino M: Relationships between lung computed tomographic density, ags exchange and PEEP in acute erspiratory failure.Anesthesiology 69:824,1988.

8.Rasanen J, Cane RD, Downs JB, et al: Airway perssure release ventilation:A multicenter tiral. Abstr. Anesthesiology 71:A1078, 1989.

9.Machy TW, Marini JJ: Inverse artio ventilation in ARDS:Ratinale and implementation. Chest 100:9,1991.

10.Brochard L,Harf A, Lorino H,et al: Pressure support prevents diagraphragmatic fatigue during weaning from mechanical ventilation. Am Rev Respir Dis 139:513,1989.

11.Kacmarek RM, Chapman MC, Young-Palazza PJ,et al: Determination of maximal inspiratory pressure:A clinical study and literature review. Resp Care 34:868,1988.

12.Munoz J, Guerrero J, escalante J, et al: Pressure controlled ventilation versus controled mechanical ventilation with decelerating inspiratory flow. Crit Care Med 21:1143,1993.

13.Rappaport SH, Shpiner R, Yoshiahra G, et al: Randomized prospective trial of pressure-limited versus volume-controlled ventilation in severe erspiratory failure. Crit Care Med 22:22,1994.

14.Hamilton PP, Onayemi A, Smyth JA, et al: Comparison of conventinal and high-frequency  ventilation:Oxtgenation and lung pathology. J Appl Physiol 55:131,1985.

15.Heranndez LA, Peevy KJ, Moise AA, et al: Chest wall restriction limits high airway pressure-induced lung injury in young rabbits. j Appl Physiol 66:2364,1989.

16.Dreyfuss D, Soler P, basset G, et al: High inflation pressure pulmonary edema. Am Rev Respir Dis 137:1159, 1988.

17.Hicling KG, Henderson SJ, Jackson R:Low mortality with low volume pressure limited ventilation with permissive hypercapnia in severe adult respiratory disterss syndrome. Intensive Care Med 16:372,1990.

18.Gattinoni L, Presenti A, Avalli L,et al: Pressure-volume curve of total respiratory system in acute erspiratory failure. Computed tomoggraphic study. Am Rev Respir Dis 136:730,1987.

19.Boysen PG, McGough E: Pressure-control and pressure-suport ventilation:Flow patterns, inspiratory times, and gas distrubution. Respir Care 33:126,1988.

20.Marini JJ, Ravenscraft Sa: Mean airway pressure: Physiologic determinants and clinical importance-Part 2: Clinical implications.Crit Care Med 20:1604,1992.

21.Rau JL, Shelledy DC:The effect of varying inspiratory flow waveforms on peak and mean airway pressures with a time-cycled volume ventilator. A bench study.Respir Care 36:347,1991.

22.Johansson H:Effects of breathing mechanics and gas exchange of different inspiratory gas flow patterns in patients undergoing erspiratory treatment.Acta Anesthesiol Scand 19:19,1975.

23.Abraham E, Yoshihara G: Cardiorespiartory effects of perssure controlled inverse ratio ventialtiıon in severe  respiratory  failure. Chest 96:1356,1989.

24.Al-Saady N, Bennett ED: Decelerating inspiratory flow waveform improves lung mechanics and gas exchange in patients on intermittent positive-pressure ventilation. Intensive Care Med 11:68,1985.