Derleme / Review - Solunum Hastalıkları

Solunum Hastalıkları Cilt 22, Sayı 1, 2011,36–42
ISSN 1300-2961
Tüm hakları saklıdır, tamamen ve kısmen tıpkıbasımı yasaktır
Derleme / Review
Yoğun Bakımda Yüksek Frekanslı Ventilasyon
High Frequency Ventilation in Intensive Care Unit
Mehtap Tunç, Hilal Sazak, Fatma Ulus, Şaziye Şahin
Atatürk Göğüs Hastalıkları ve Göğüs Cerrahisi Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Anesteziyoloji ve Reanimasyon, Ankara
Geliş Tarihi: 26 Nisan 2011
Kabul Tarihi: 3 Haziran 2011
Özet
Abstract
Mekanik ventilasyon (MV), özellikle akut akciğer hasarına bağlı respiratuar yetmezlikli hastalarda önemli bir tedavi parametresidir. Ancak diğer taraftan MV de
akciğer hasarına (Ventilatörle indüklenen akciğer hasarı=VILI) yol açabilir. Uygun
MV stratejileri ile bu hasar önlenebilir. Son klinik çalışmalardaki konvansiyonel
akciğer koruyucu ventilasyon stratejilerindeki ilerlemelere rağmen, akciğer hasarı,
ilişkili diğer klinik problemler, sekel kalması ve özellikle de respiratuar asidoz engellenememektedir. Yüksek Frekanslı Ventilasyon (YFV), yüksek frekanslarda çok
küçük tidal volümler kullanan bir mekanik ventilasyon (MV) metodudur. En sık
kullanılan tipleri yüksek frekanslı jet ventilasyon ve yüksek frekanslı titreşimli ventilasyondur (YFOV). Respiratuar distres sendromlu (RDS) pediatrik hastalarda YFOV
güvenli ve efektiftir. Erişkinlerde konvansiyonel MV’nin başarısız olduğu hipoksik
respiratuar yetmezlikli hastalarda, YFOV’nin güvenli ve efektif olduğu gösterilmiştir.
RDS’li erişkinlerde YFV’nin son klinik çalışmalarda geçerliliğine rağmen, önemli
çalışmalar YFV modellerinde, özellikle optimal ayarlar, başlangıç zamanı, yüksek
frekanslı ventilasyondan konvansiyonel ventilasyona geçiş zamanı gibi en iyi uygulamanın saptanması için önemli çalışmalar yapılmalıdır.
Mechanical ventilation (MV) is an important treatment parameter especially in patients with respiratory failure due to acute lung injury. However, MV may also cause
ventilator-induced lung injury (VILI). This injury might be prevented by appropriate
MV strategies. Despite the recent clinical success of conventional lung-protective
ventilation strategies, they don’t completely prevent lung injury and may be associated with other clinical problems and sequelae, particularly respiratory acidosis.
High Frequency Ventilation (HFV) is a method of mechanical ventilation (MV) that
uses very small tidal volumes at high frequencies. The most commonly used
modes include high-frequency jet ventilation and high-frequency oscillatory ventilation (HFOV). In pediatric patients with respiratory distress syndrome, HFOV has
been shown to be safe and effective. In adults, HFOV has been shown to be safe
and effective for patient with hypoxic respiratory failure deemed to be failing conventional MV. Despite recent clinical validation of HFV in adults with respiratory
distress, significant research remains to be done to determine the best application
of HFV modes, particularly optimal settings, timing of initation, and weaning from
high frequency ventilators to conventional ventilators.
Anahtar sözcükler: yüksek frekanslı ventilasyon, yüksek frekanslı pozitif basınçlı
ventilasyon, yüksek frekanslı vurmalı ventilasyon, yüksek frekanslı jet ventilasyon,
yüksek frekanslı titreşimli ventilasyon, yoğun bakım ünitesi
Keywords: High-frequency ventilation, high-frequency positive-pressure
ventilation, high-frequency percussive ventilation, high-frequency jet ventilation,
high-frequency oscillatory ventilation, intensive care unit
Yoğun Bakımda Yüksek Frekanslı Ventilasyon (YFV)
İletişim adresi:
Mehtap Tunç
Atatürk Göğüs Hastalıkları ve Göğüs
Cerrahisi Eğitim ve Araştırma Hastanesi,
Anesteziyoloji ve Reanimasyon, Ankara
Tel.:+90 312 355 21 10;
Faks:+90 312 355 21 35;
[email protected]
36
YFV küçük tidal volümlerin yüksek supra fizyolojik frekanslarda kullanıldığı bir
mekanik ventilasyon (MV) modudur. Son 3 dekatta değişik tipleri geliştirilmiştir.
Bunlar yüksek frekanslı pozitif basınçlı ventilasyon, yüksek frekanslı jet ventilasyon,
yüksek frekanslı vurmalı ventilasyon, yüksek frekanslı titreşimli ventilasyondur. Başlangıçta YFV esas akademik olarak ilgi çekmesine rağmen hayat kurtarmada ve neonatal tedavide sınırlı bir role sahipti. Son zamanlarda akut akciğer hasarlı ve akut
solunum sıkıntısı sendromlu (ARDS) hastalarda erişkin ve pediyatrik hastalarda akciğer koruyuculu ventilasyon stratejisinin bir parçası olarak kullanılmaya başlandı.
Son 20 yılda MV’nin potansiyel zararları anlaşıldı ve akciğer hasarı olduğunda,
normal fonksiyonun bozulduğu tespit edildi. Akciğer hasarı, mekanik ventilasyon
sırasında ortaya çıkan hasar verici mekanik güçlerle oluşabilir. Bu akciğer hasarı da
sistemik inflamasyon artışına, multiple organ disfonksiyonuna (MOD), morbidite ve
Yoğun bakımda yüksek frekanslı ventilasyon M Tunç ve ark.
Solunum Hastalıkları Cilt 22, Sayı 1, 2011,36–42
mortalite artışına neden olabilir. Akciğer koruyucu mekanik
ventilasyon stratejileri, yeterli ventilasyon ve oksijenizasyonu
sağlamak için uygulanan hasar verici güçleri ve takibinde oluşan akciğer hasarını azaltmayı amaçlar. YFV yapılış tekniği akciğeri korumaya uygundur. Kullanımdaki klinik tecrübe
arttıkça konvansiyonel MV’ye ya da konvansiyonel MV’nin başarısız olduğu hastalarda kurtarma tedavisine alternatif olabileceği belirtilmektedir.[1]
Tanımlama ve Sınıflama
YFV tipleri yüksek respiratuar oran ve düşük tidal volümle
karakterizedir ve bunlar daha sonra konvansiyonel mekanik
ventilasyonla da kullanılmıştır. Sıklıkla tidal volüm anatomik
ölü boşluktan daha azdır. Gaz değişimi, solunum sayısının suprafizyolojik frekansa çıkmasıyla sağlanır.
Yüksek Frekanslı Pozitif Basınçlı Ventilasyon (YFPBV)
Bu tip ventilasyonda; konvansiyonel ventilatör kullanılarak
gazın küçük volümleri (3-4 ml/kg) yüksek frekanslarla (60100 soluk/dk ) verilir. Ventilatör devresinin inspiratuar kolundaki vana inspiratuar akım hızının, ekspiratuar kolundaki vana
ekspiryum sonu pozitif basıncın (PEEP) kontrol edilmesine
izin verir. Ekspirasyon pasiftir ve hastanın solunum sisteminin
elastik geri çekilmesine bağlıdır. Klinisyen solunum sayısı,
inspiratuar akım hızı, diving basınç ve PEEP’i kontrol eder.
Yüksek solunum sayılarından dolayı pasif ekspirasyon için çok
az bir süre kalır. Bu nedenle hiperinflasyon ve overdistansiyon
hasarı ile sonuçlanabilecek gaz hapsi riski vardır.
Yüksek Frekanslı Perküsyonlu (Vurmalı) Ventilasyon
(YFPV)
Yüksek frekanslı vurmalı ventilasyon; yüksek frekans ve konvansiyonel ventilasyonun kombine edildiği melez bir tiptir.
Bir konvansiyonel ventilasyon devresi, endotrakeal tüp sonunda gaz sürücü piston ile birleştirilmiştir. Aşağı yukarı inip
çıkan piston ile kısa ekspiryum zamanlı (3-15 hz arasında) basınç dalgaları üretir. Bunlar konvansiyonel inspiryum-ekspiryum dalgalarına eklenir. Zaman sikluslu, basınç sınırlı 500/dk
aşan hızlarda subfizyolojik tidal volümler çıkaran bir moddur.
Yüksek frekansla oto-PEEP oluşur, yüksek basınçlarda alveoler
basıncın bazal değere düşmesi için soluklar durdurulur.
Oluşan oto-PEEP’in, konvansiyonel MV ile oluşan yüksek
tepe inspiryum basınçlarına maruz bırakmadan alveolar açılmayı düzelttiği varsayılmaktadır. Bu da konvansiyonel MV ile
karşılaştırılmasını sağlar. Yüksek frekanslı perküsyon sıklıkla
internal mukokinesiz sağlar, pulmoner atığı artırır ve endotrakeal aspirasyon gereksinimini azaltır.[1]
Yüksek Frekanslı Jet Ventilasyon (YFJV)
YFJV, ucunda küçük açıklığı olan hortum kullanarak, akciğere
yüksek basınçla gaz akımı uygular. Borunun ucundan gazın
akımı, solenoid, frekans ve inspiratuar zaman kontrolüne izin
veren vana ile kontrol edilir. İnspirasyon sırasında, devreden alınan hava yüksek basınçlı jet akımlarla proksimal hava yollarına
verilir. Tidal volümler genel olarak jetin hızına bağımlıdır. Ekspirasyon pasiftir ve respiratuar sistemdeki geri çekilmeyle sağlanır. PEEP; devredeki taze gaz akımındaki değişikliklerle ve
ekspiratuar koldaki akıma dirençle belirlenmiştir.
YFJV 240-660/dk frekans ve inspiryum zamanı yaklaşık
olarak 0.02 sn’dir. PEEP ve opsiyonel ‘sigh’ solunumları sağlayan konvansiyonel ventilatör ile arka arkaya kullanılmıştır.
Yüksek hızlı pulsasyonlar özel bir konnektör kullanılarak ya
proksimal hava yollarına ya da özel çok lümenli bir endotrakeal
tüp kullanılarak distal trakeaya enjekte edilmiştir. Ventilatör
uygulamaları konvansiyonel MV’ye benzer şekildedir. Amplütüd, uygulanan tepe basınçları ve PEEP ile belirlenmiştir.[2]
Enjektör ucunun küçük olması, endotrakeal tüpün veya
proksimal trakeanın içine yerleştirilmesine müsaade eder. Sadece ölü boşluğu azaltmaz, aynı zamanda üst hava yollarını
tutan cerrahi prosedürler sırasında daha iyi görüşe ve geçişe
müsaade eder.
Klinisyen yüksek frekansı, inspiratuar zamanı, jetin işletme
(drive) basıncı, ventilatör dolaşımı sırasında uygulanan ortalama basıncı kontrol etmektedir. Geniş tidal volümler, jetin
işletme basıncının ve inspiratuar zamanın artmasıyla sağlanabilir. Daha geniş kateterler jet akımını artırarak, daha geniş
endotrakeal tüpler taşınan gazın artmasıyla sıklıkla tidal volümü artırır. Ekspirasyon pasif olduğu için, yüksek frekanslarda ekspiryum zamanının kısalmasıyla ve yüksek işletme
basıncı ile oluşan gaz hapsi ile intrinsik PEEP oluşabilir.
Yüksek frekanslı jet ventilasyon komplikasyonları spesifiktir ve travmatik üst hava yolu hasarını kapsar. YFJV’de gazın
ısıtılması ve nemlendirilmesi problemdir. Devrenin proksimaline giren hava ısıtılıp nemlendirilmesine rağmen, jet uçtan
gaz geçtiğinde genişler ve soğur. Sıklıkla kurulan bir hipotez;
yüksek gaz akımı hızları ve akciğer volümünde hızlı artışların
akciğer hasarını ve atelektatik akciğer alanlarını artırabileceğidir.[1] Yüksek hızdaki inspiratuar jet, proksimal hava yollarına direkt travmaya sebep olabilir, nekrotizan trakeobronşit
özellikle infantlarda ve erişkinlerde görülebilir.[3]
Yüksek Frekanslı Osilatuar (Titreşimli) Ventilasyon
(YFOV)
Bu tipte ventilatör devresinde titreşen bir diyafram basınç dalgaları oluşturur. Çünkü diyafram hem inspiryum hem de ekspiryumda aktif olarak kullanılır. YFOV aşırı derecede küçük
tidal volümler kullanımına izin verir, anatomik ölü boşluktan
daha az ve 180/dakikadan daha fazla yüksek frekanslar kullanılır. Volutravma, barotravma ve hava yolu gerilmesinden kaynaklanan hasarlardan kaçınılır. Ventilatör inspiryum ve
ekspiryum basınç dalgalarını oluşturur. Bu tiplerin diğer tiplerden farklı olmasının nedeni; diğerlerinde ekspiryumun pasif
olması solunum sisteminde elastik gevşemeye muhtaç olmasıdır. Aktif ekspirasyon, hiperinflasyonu önlemede ve akciğer
volümünü kontrol etmede avantajlı olabilir. Hem inspiryum
hem ekspiryum aktif olduğu için karbondioksit aktif olarak
çıkarılır. YFV’nin tüm modları farklı derecelerde bir miktar
oto-PEEP oluşturur. Bu da alveolar açılmayı artırmak açısından faydalı olabilir. Ancak yüksek oto-PEEP düzeyleri hipeHigh frequency ventilation in intensive care unit M Tunç et al.
37
Solunum Hastalıkları Cilt 22, Sayı 1, 2011,36–42
rinflasyon ve akciğer hasarına neden olabilir. YFOV’nin diğer
formlara göre daha az gaz hapsine neden olduğu gösterilmiştir.
Devreye geçen taze gaz akımının rezistansının ayarlanmasıyla
ortalama hava yolu basıncı belirlenir.
Klinisyenler taze gaz akım hızı, ortalama hava yolu basıncını, frekansı, inspiryum-ekspiryum oranını ayarlayabilirler.
Basınç titreşimlerinin ortaya çıkması kısmen frekans tarafından ve hareketli diyaframa enerji uygulanmasıyla kontrol edilmektedir. Diyafram hareketiyle ortaya çıkan tidal volümler
frekansla ters orantılıdır.[1]
Ventilatörün İndüklediği Akciğer Hasarı ve
Akciğer Koruması
Son 20 yılda MV’nin sebep olduğu potansiyel akciğer hasarı
kanıtlanmıştır. Yüksek inspire edilen oksijen konsantrasyonu,
yüksek basınç ve büyük volümler zararlı olarak kabul edilmiştir. Ventilatör nedeniyle oluşan akciğer hasarının (Ventilatör
Induced Lung Injury=VILI) patogenezi komplekstir. Volutravma, atelektotravma, barotravma ve biyotravma ile ilgili
ciddi mekanizmalar savunulmasına rağmen tam olarak aydınlatılamamıştır.
Yüksek FiO2; VILI’ya neden olmasının yanı sıra; oksijen toksisitesi, absorbsiyon atelektazisi, hipoventilasyon, sistemik vazokonstrüksiyon ve kardiyak outputta da azalmaya yol açar.[4]
Büyük tidal volümler ile MV, alveolü aşırı şişirebilir ve akciğer
hasarına neden olabilir.[5] Hayvan çalışmaları; büyük akciğer volümü ve overdistansiyona bağlı oluşan yüksek transpulmoner basınçların, yüksek şişirme basıncı ile kıyaslandığında, akciğer
hasarı sebebi olarak daha etkili olduğunu göstermiştir.[1] Desteklenen veriler, geniş volümlerle ventile edilen hayvanlarda
ARDS’ye benzer patolojik anormallikler göstermişlerdir.[6,7]
Hangi büyük akciğer volümlerinin akciğer hasarına sebep olduğunun gerçek mekanizması bilinmemekle beraber; alveolar duvar
gerginliği, akciğer ultrastrüktürel yapısının stres yetmezliği ve
inflamatuar mediatörlerin serbestleşmesine yol açan sellüler mekanotransdüksiyona bağlı olabileceği düşünülmektedir.[1]
Yüksek volümlü ventilasyon zararlı olabilmesine rağmen,
düşük ekspiryum sonu volümler de hasara neden olabilir. Atelektotravma, ekspiryum sonu volüm solunum siklusu süresince
akciğer ünitesini şişirmeyi sürdürmekte yetersiz olursa meydana gelir. Bu durumda sadece inspirasyon boyunca akciğerleri
açmak için güç kullanmak, ekspiryum sonunda akciğer ünitelerinin kollapsına neden olur. Bu siklik kollaps boyunca oluşan
kesik güçler ve reinflasyon, alveolar duvarını hasara uğratır ve
VILI’ya katkıda bulunurlar.[8]
Biyotravma, VILI’nın sistemik inflamasyona katkısını ifade
eder.[9] MV hasarı dolaşımdaki inflamatuar mediyatörlerdeki
artışla beraberdir. Zarar verici güçler azaltıldığında bu artış da
azaltılabilir.[9,10] Sistemik inflamatuar mediyatörlerin üretimi
MOD ve mortaliteye katkıda bulunabilir.[11] ARDS’li hastalar
içinde majör ölüm nedeninin oksijen yetmezliği değil de multiple organ yetmezliği olduğu gösterildiğinde, biyotravmayı
azaltmak daha önemli hale gelmiştir.[11]
38
Yoğun bakımda yüksek frekanslı ventilasyon M Tunç ve ark.
VILI’yı azaltmak için planlanan MV stratejileri “akciğer koruyucu” olarak adlandırılmıştır.
Günümüzde akciğer koruyucu amaçlar şu şekilde sıralanabilir : 1. Tidal volümleri azaltarak ve yüksek transpulmoner basınçlardan kaçınarak akciğer hasarı ile ilgisi bulunan
overdistansiyonu önlemek, 2. Siklik kollapsı önlemek ve atelektotravmayı önleyerek akciğer volümünün açıklığını ve devamını sağlamak, 3. İnspire edilen oksijen fraksiyonunu
azaltarak oksijen toksisitesini azaltmak.[1,12-14] Hasar verici mekanik güçler azaltıldığında sistemik inflamasyon, son organ disfonksiyonu ve mortalitede de azalma olması beklenmektedir.
Akciğer Koruyucu Konvansiyonel Mekanik
Ventilasyonun Başarıları ve Sınırları
Akciğer koruyucu ventilasyon; konvansiyonel mekanik ventilasyon kullanılarak klinik olarak başarılı bir şekilde uygulanmıştır. VILI’yı minimize etme yaklaşımları; volutravmayı
engellemek için tidal volümü sınırlamayı, PEEP ve rekruitment
manevralarının kullanımı ile akciğerin ekspiryum sonu volümünü devam ettirerek siklik kollapsı önlemeyi içerir.[15] Bir
çalışmada ARDS’li erişkin hastalarda akciğer koruyucu stratejiyle yaşam süresi 28 gün artmıştır. Kontrol grubundaki yüksek
mortalite oranına rağmen, bu çalışma ventilatör tedavisindeki
değişikliklerin mortaliteye katkıda bulunabileceğini göstermiştir.[16] Başka bir randomize klinik çalışmada düşük tidal volüm
ve azalmış hava yolu basıncı ile uygulanan akciğer koruyucu
strateji ile mortalitede %9 azalma saptanmıştır.[17] Akciğer koruyucu konvansiyonel mekanik ventilasyon sıklıkla düşük düzeyde inflamatuar mediatörlerle birliktedir.[18] Bu da hasar
verici gücün azalması ile biyotravma ve MOD’da azalmaya
neden olabileceği hipotezini desteklemektedir.[19,20]
Akciğer koruyucu ventilasyon protokollerindeki klinik
yaklaşımlar, sıklıkla ventilasyonda bozulmaya neden olurlar.
Düşük tidal volüm kullanmak alveolar ventilasyonda azalmaya
neden olur ve solunum sayısında artışlarla dengelenemez. Buna
bağlı oluşan izin verilebilir hiperkapni olarak adlandırılan hipoventilasyon ve respiratuar asidoz klinisyenleri zorlamaktadır.
En iyi akciğer koruyucu strateji bile bazı akciğer ünitelerinde
hasara neden olabilir. Bilgisayarlı tomografi çalışmaları
ARDS’li hastalarda akciğer hasarının heterojen olduğunu göstermiştir. Göreceli olarak sağlıklı akciğer üniteleri yüksek
kompliyansa sahip olup, volutravma tipi hasara daha yatkındırlar. Ters olarak hasarlı kompliyansı düşük akciğer üniteleri
de, ekspiryum sonu kollapsa izin verilirse atelektotravma tipi
hasara daha yatkındırlar. Konvansiyonel MV, akciğer koruyuculu düşük tidal volümle (4-6 ml/kg) yapıldığında bile atelektotravma ve volutravma oluşabilir. Ekspiryum sonu kollapsı
önlemek için ideal PEEP ayarlamak zor olabilir.[1]
Akciğer koruyucu konvansiyonel ventilasyonun mortaliteyi azalttığı klinik çalışmalarda gösterilmesine rağmen belki
daha optimum akciğer koruyucu çalışmalara ihtiyaç duyulabilir. Günümüzde YFV de içeren diğer ilave ve alternatif ventilatör modları araştırılmaktadır. Konvansiyonel mekanik
Solunum Hastalıkları Cilt 22, Sayı 1, 2011,36–42
ventilasyonun en iyi kullanımına rağmen bazı hastalarda yetersiz oksijenizasyon ve ventilasyonda başarısızlığa neden olmaktadır. Bu nedenle alternatif kurtarma tedavilerine ihtiyaç
duyulmaktadır.
Teorik Olarak Yüksek Frekanslı
Ventilasyonun Avantajları
YFV, akciğeri korumanın tüm hedeflerini başarmak açısından
uygun olabilir. Düşük tidal volüm uygulanması ile aşırı distansiyona bağlı hasar riski azaltılabilir. Sonuçta bu düşük tidal
volümlerin çıkışı sırasında kullanılan yüksek hızlarda relatif
olarak küçük basınç hareketleri, ortalama hava yolu basıncını
artırarak konvansiyonel MV’den daha yüksek değerlerde ortalama hava yolu basıncı elde edilir. Bu yüksek ortalama hava
yolu basıncı ekspiryum sonu akciğer volümünü optimize eder,
oksijenizasyonu düzeltir, siklik kollapsı ve bunun sonucu gelişecek atelektotravmayı engeller.
YFV’nin ideal uygulama şekli devamlı inflasyon manevralarını kullanarak akciğeri açmayı, PEEP ve ortalama hava yolu
basıncını en optimal seviyede ayarlamayı içerir. Basınç-volüm
eğrisi ekspiratuar fazda iken akciğere hava verilir, oksijenizasyon ve akciğer kompliyansı optimize edilir. Açılan akciğer,
küçük tidal volümler ve basınç dalgaları kullanılarak ventile
edilir, böylece alveoler overdistansiyon minimalize edilir. Hayvan modellerinde YFOV ile akciğer koruyucu konvansiyonel
MV karşılaştırıldığında, konvansiyonel MV sırasında gözlenen
pulmoner inflamasyonun azaldığı ve sistemik inflamatuar mediatörlerdeki artmanın azaldığı gösterilmiştir.[1,21]
Yüksek Frekanslı Ventilasyonla İlgili Klinik
Tecrübe
YFV, MV’nin alternatif modu olarak kabul edilmektedir.
Genel olarak sadece spesifik durumlarda veya konvansiyonel
MV’nin yetersiz kaldığı durumlarda kurtarma tedavisinde kullanılmaktadır. Her ne kadar pediatrik ve neonatal popülasyonda YFV ile ilgili klinik tecrübe oldukça büyük olsa da,
erişkinlerde bu konudaki çalışmalar oldukça azdır. En büyük
deneyim YFOV ve jet ventilasyonu içermektedir.
Yüksek Frekanslı Pozitif Basınçlı Ventilasyon
(YFPBV)
İlk kez 1969’da deneysel bir teknik olarak tanımlanmıştır.[22]
Özel üst hava yolu cerrahi prosedürlerinde ve bronkoskopide
sınırlı bir kullanımı söz konusu olmuştur.[23] Bununla ilgili
toplum çalışmaları neonatal popülasyonla sınırlıdır. Bir metaanalizde konvansiyonel MV ile kıyaslanınca bunda barotravmanın azaldığı ve hastanede kalış süresinin kısaldığı
saptanmıştır. Mortalite ve kronik oksijen bağımlılığı üzerindeki etkisi net değildir.[24] Yetişkin hastalarda sadece özel endikasyonlarda kullanılmaktadır.[1]
Yüksek Frekanslı Perküsyonlu (Vurmalı)
Ventilasyon (YFPV)
Bu model neonatal ve pediyatrik popülasyonda ciddi akciğer
hastalıklarında, pediyatrik ve erişkin hastalarda inhalasyon hasarının tedavisinde, Adult Respiratuar Distres Sendromlu
(ARDS) erişkin hastalarda kurtarma tedavisinde kullanılmıştır.[25] Bu serilerin çoğunda konvansiyonel MV’den bu tip ventilasyona alındıktan sonra oksijenizasyonda düzelme
gözlenmiştir. Pik veya ortalama hava yolu basıncında anlamlı
artış olmamıştır. Mortaliteyi gösteren henüz yeterli sayıda
prospektif çalışma yapılmamıştır.[1,26,27]
Yüksek Frekanslı Jet Ventilasyon (YFJV)
Genellikle spesifik klinik durumlarda kullanılır. Daha düşük
pik hava yolu basınçları ile yeterli gaz değişimini sağlayabilmesi avantajıdır. Ayrıca hava yollarını ve üst trakeayı içeren
cerrahi prosedürler sırasında intraoperatif olarak kullanılmaktadır. Küçük tidal volümler proksimal hava yolu hareketini en
aza indirger, küçük bir kateterin olması ve endotrakeal tüp olmaması sayesinde operasyon sahasının gözlemini kolaylaştırır.
Gaz değişiminde düzelme açısından solunum yetmezliğinde faydaları önerilebilir. Hava yolu açılması ve daha
düşük maksimum alveol şişirme basınçları yönünden faydalı
olabilir. Klinik veriler; YFJV ile yeterli gaz değişimi ve ventilasyonun, Tip I akut solunum yetmezlikli hastalarda başarılı olduğunu göstermiştir.[21,28] Akut solunum yetmezliği
olan erişkinlerde ve infantlarda kullanılabilir. Pik hava yolu
basınçları azalırken gaz değişimi genellikle artar. Akut solunum yetmezliğinde yüksek frekanslı jet ventilasyonun
kullanımı ile ilgili toplum çalışmalarının çok azı, konvansiyonel MV ile karşılaştırmayı içermektedir. En büyük klinik deneyim yenidoğanlar ve pediyatrik popülasyonu
kapsamaktadır.[28]
RDS ve pulmoner intestisyel amfizemli prematüre infantlarda YFJV ve konvansiyonel MV’yi karşılaştıran birkaç çalışmada, YFJV’nin daha güvenli olduğu ve daha düşük pik hava
yolu basınçları ile daha iyi ventilasyon sağladığı bulunmuştur.[29] Her ne kadar bir çalışmada; komplike olmamış RDS’de
konvansiyonel MV ile karşılaştırıldığında kronik akciğer hastalığı (bronkopulmoner displazi) insidansında ve evde oksijen
kullanım süresinde azalma gibi iyi sonuçlar elde edilmişse
de,[30] aksini bildiren çalışmalar da mevcuttur. Yüksek frekanslı jet ventilasyonun erken kullanımını değerlendiren 73 prematüre infantta yapılan bir çalışmada, YFJV alan infantların
konvansiyonel MV alan infantlara göre daha çok yan etkiye
(kistik periventriküler lökomalazi, intraventriküler kanama,
ölüm gibi) maruz kaldığı saptanmıştır.[31] Çalışmaların çoğunda uzun dönem sonuçlar veya mortalite açısından belirgin
avantaj saptanmamıştır.
Bu yöntemle ilgili erişkinlerde yapılan çalışmalar sınırlı sayıdadır. Konvansiyonel ventilasyon ile birlikte YFJV uygulanılan atelektazik akciğer alanlarında; hızlı alveolar açılma
sağladığı, gaz değişimini düzelttiği ve daha iyi oksijenizasyon
sağladığı gösterilmiştir.[32]
High frequency ventilation in intensive care unit M Tunç et al.
39
Solunum Hastalıkları Cilt 22, Sayı 1, 2011,36–42
Ancak erişkinler için kesin avantajlarını gösteren yeterli
veri yoktur. Spesifik kullanım alanları dışında erişkinlerde yaygın olarak kullanılmadan önce daha fazla veri elde edilmelidir.[28]
Diğer yandan YFJV kullanımına bağlı bazı potansiyel sorunlar vardır. YFJV sırasında yüksek inspiratuar hava akım
hızları ve jet gazının dekompresyonu, inspire edilen havanın
ısıtılması ve nemlenmesini engeller. Böylece sekresyonların
kuruması ve epitelyal dökülme ile hava yolu obstrüksiyon riski
artmaktadır. Ekspirasyon pasiftir ve akım türbülandır. Geniş
hava çıkış volümleri ve kısa ekspiryum zamanlarından dolayı,
YFJV hava hapsine ve karbondioksit retansiyonuna neden olabilir.[21] Bu durum çoğu klinisyen için kronik solunum yetmezliği tedavisinde YFJV uygulanımını tartışmalı hale
getirir.[21,28]
Yüksek Frekanslı Osilatuar (Titreşimli) Ventilasyon
(YFOV)
Bu yöntemin akut solunum yetmezliğinde kullanımı, son zamanlarda yeni ilgi alanı olmuştur. YFOV, akciğeri koruyucu
ventilasyonun tüm hedeflerini gerçekleştirme potansiyeline
sahiptir.[19,33] Küçük yüksek frekanslı basınç osilasyonları,
yüksek ortalama hava yolu basınç uygulanmasına izin verir.
Bu da akciğerin şişirilmesi sırasında akciğere hasar veren pik
hava yolu basıncına maruz bırakmadan, optimum akciğer açılmasını sağlar ve ekspiryum sonu kollapsa engel olur. Sonuç
olarak bu yöntem optimal gaz koşullarını sağlar, hava yolu
travmasını azaltır.[33]
Çalışmalar prematüre primatlarda konvansiyonel ventilasyon ile karşılaştırıldığında YFOV’nin gaz değişimini düzelttiğini ve akciğer hasarını azalttığını göstermektedir.[34,35]
YFOV ile yapılan diğer çalışmalarda, akciğer lavaj örnekleri
ve akciğer dokularında azalmış inflamatuar mediatörler ve granülositler olduğu gösterilmiştir.[36-38]
YFOV’nin akut akciğer hasarı üzerine yüksek frekans,
düşük volüm, sabit ve daha az değişen hava yolu basıncı gibi
majör terapötik etkileri bilinmektedir. Akut akciğer hasarında
barotravma ve volutravma riskinin azalması, alveolar açılıp kapanma ve hava yolu gerilmesinden kaçınılması, atelektazi
engellenmesi, alveolar açılma sağlanması nedeni ile en optimum moddur. İnflamasyonun yayılımını baskılayabilir ve karbondioksiti aktif olarak atabilir. YFOV’nin kritik özelliği,
osilasyonlar uygulandığında oluşan pozitif hava yolu basınçlarına eşlik eden akciğer açılmasının başarılma gerekliliğidir.
Optimum hava yolu basınçları; akciğer dokusunda aşırı gerilme olmaksızın fonksiyonel rezidüel kapasite üzerindeki düzeylerde gaz değişimi sağlayabilen maksimum alveolar volümü
hedefler. Aşırı şişmeden kaçınılmazsa kardiyovasküler fonksiyon olumsuz etkilenebilir ve pnömotoraks veya hava kaçakları
ile sonuçlanabilir.
Bununla birlikte optimum hava yolu basınç ayarları, altta
yatan akciğer mekaniklerine bağlıdır. Bu da hastalığın ciddiyeti, tedavinin etkisi (intratrakeal sürfaktan verilmesi), hastalık
sürecinin progrese ya da regrese olması ile değişir.[39] Van Gen40
Yoğun bakımda yüksek frekanslı ventilasyon M Tunç ve ark.
deringen ve ark.[40] optimum akciğer volümlerini veya YFOV
için ideal hava yolu basınçlarını bulmak için, minimal oksijenizasyon indeksinin YFOV sırasında, optimum gerilme basınçlarının göstergesi olabileceğini düşünmüşlerdir. Farklı bir
çalışmada YFOV sırasında solunumsal indükleyici pletismografi kullanarak optimum akciğer volümü ve en düşük ortalama hava yolu basınçları tanımlanmıştır. Optimum ortalama
hava yolu basıncının, en iyi akciğer açılması ve oksijenizasyonun sağlandığı basınç olduğunu düşünmüşlerdir.[41] Luecke ve
ark. ise optimum hava yolu basıncını, güvenli ve efektif akciğer açılması sağlayan statik basınç-volüm eğrisine göre belirlemiştir.[42]
YFOV ile ilgili en kapsamlı klinik değerlendirme neonatlarda ve pediyatrik popülasyonda yapılmıştır. Yenidoğanlarda
YFOV’nin güvenli ve efektif uygulanması için akciğeri açma
manevraları ve eksojen sürfaktan gerekmektedir. Çoğu çalışmada
bu yöntemin gayet güvenli olduğu, oksijenizasyonu düzelttiği,
hava kaçağı ve barotravma riskini azalttığı saptanmıştır.[33,43,44]
YFOV, konvansiyonel ventilasyon ile karşılaştırıldığında
kronik akciğer hastalığında azalma ile birlikte olmasına rağmen, çocuklarda YFOV ile varolan çalışmaların değerlendirildiği metaanalizde mortalite açısından konvansiyonel MV ile
fark bulunamamıştır.[45]
Preterm yenidoğanlar ve erişkinlerde solunum yetmezliğinin patofizyolojisi ve nedenleri farklı olduğu için, yenidoğanlarda yapılan çalışmaların sonuçları erişkin popülasyon için
yetersizdir. Erişkinlerde YFOV’nin klinik uygulaması başlangıçta teknik yetersizlik ve yeterince güçlü ventilatörlerin olmaması nedeniyle engellenmiştir. Daha güçlü ventilatörlerin
geliştirilmesiyle erişkin hastaları da osilite edebilecek yeterli
güç elde edilebilmiştir. Böylece YFOV, ARDS’li hastalarda akciğer koruyucu stratejinin bir parçası olarak yeniden ilgi çekici
hale gelmiştir.
İki vaka serisinde konvansiyonel MV’nin yetersizliği sonrası
YFOV’ye geçilen ARDS’li hastalarda oksijenizasyonun düzeldiği ve inspire edilen fraksiyonel oksijen ihtiyacının azaldığı
görülmüştür. Kontrol edilmemiş bu serilerde, mortalite oranı
yüksek (%32-53) bulunmuştur. Bunun nedeni de, zaten yüksek mortalite oranına sahip hastalarda bir kurtarma tedavisi
olarak uygulanması olarak belirtilmiştir. Diğer bazı daha
küçük serilerde ise bu yöntem yanıklı ve travma hastalarında
uygulanmış ve benzer şekilde oksijenizasyonda düzelme olduğu tespit edilmiştir.[46]
YFOV’nin ARDS’li hastalarda kullanımı ile ilgili çalışmalar mevcuttur. Mehta ve David ve ark. konvansiyonel MV yetersizliği sonrası YFOV’ye geçilen hastalardaki deneyimlerini
yayınlamışlar ve başlangıçla kıyaslayınca oksijenizasyonda anlamlı bir düzelme saptamışlardır. Bu yöntemi belirgin hemodinamik problemlere yol açmayan güvenli ve iyi tolere
edilebilen bir yöntem olarak belirtmişlerdir. Serilerinde mortalite oranlarının çok yüksek olması, hasta popülasyonlarının
çok yüksek riskli hastalardan (hematolojik malignite ve yanık
hastaları) oluşmasına bağlanmıştır.[47,48]
Derdak ve ark. erken dönemde ARDS’li hastalarda YFOV
ile konvansiyonel MV’yi karşılaştıran ilk prospektif randomize
Solunum Hastalıkları Cilt 22, Sayı 1, 2011,36–42
çalışmayı yapmışlar, YFOV’nin güvenli ve etkin olduğunu
göstermişlerdir. İstatistiksel olarak anlamlı olmasa da YFOV
uygulanan hastalarda mortalitede azalma eğilimi olduğu bulunmuştur.[33]
İlginç olarak bu prospektif çalışmaların çoğunda YFOV uygulanmadan önce uzun süre konvansiyonel MV uygulanmıştır.
Bu da sonuçların yol göstericiliğini azaltmaktadır.
Özet olarak YFOV hipoksik solunum yetmezliği olan pediyatrik hastalarda ve konvansiyonel MV’nin başarısız olduğu
erişkin hastalarda güvenli ve efektif bir yöntemdir. Dikkatle
seçilmiş çocuklarda YFOV, konvansiyonel MV’den daha üstün
olabilir. Erişkinlerde tam bir deneyim olmamasına rağmen
YFOV’nin erken kullanımının ek yarar sağlayabileceği düşünülmektedir.
Sonuç
Tüm YFV modelleri yüksek frekanslarda küçük tidal volümlerle karakterizedir. Tidal volümler anatomik ölü boşluktan
daha az olduğunda yeterli gaz değişimi sağlanabilmektedir.
YFV’nin tiplerinin normal insanlarda, hayvanlarda ya da akciğer hastalarında uygun alveolar ventilasyon ve oksijenasyon
sağladığı tespit edilmiştir. Anestezi altında cerrahi uygulanan,
akciğeri normal insan ve hayvanlardan alınan arteriyel kan
gazları; YFV ile uygun alveolar ventilasyonun sağlandığını
göstermiştir.[49] Yüksek frekanslı ventilasyonun mekanik özellikleri, hasarlanmış akciğerde kullanmak için oldukça uygundur. Çünkü daha yüksek ortalama hava yolu basıncı sağlayarak
ekspiryum sonu akciğer volümünü sürdürerek, siklik kollapsı
azaltır ve volutravma tipi hasarı azaltmaktadır. Özellikle
YFOV ile ilgili olmak üzere YFV ile ilgili klinik deneyime
göre bu yöntemin neonatallerde ve konvansiyonel MV’nin başarısız olduğu erişkin popülasyonda oksijenizasyonu düzeltmede güvenli ve efektif olduğu bulunmuştur. Ayrıca VILI’dan
kaçınmak için ARDS’nin erken dönemde YFOV uygulamanın, agresif konvansiyonel MV’den daha avantajlı olduğu görülmektedir. Bu gelecek vaat eden sonuçlara rağmen optimal
ayarları ve YFV’ye başlama zamanını belirlemek için daha
fazla araştırma gereklidir.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
Kaynaklar
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Singh JM, Stewart TE. High frequency ventilation. In: Fink MP, Abraham E, Vincent JL, Kokhanek PM, eds. Textbook of Critical Care. 5th ed. Philedelphia: Elsevier Saunders, 2005;69:527-33.
Keszler M, Durand DJ. Neonatal high-frequency ventilation: past, present, and
future. Clin Perinatol 2001;28:579–607.
Circeo LE, Heard SO, Griffiths E, Nash G. Overwhelming necrotizing tracheobronchitis due to inadequate humidification during high-frequency jet ventilation.
Chest 1991;100:268-9.
Bryan CL, Jenkinson SG. Oxygen toxicity. Clin Chest Med 1988;9:141-52.
Roupie E, Dambrosio M, Servillo G, et al. Titration of tidal volume and induced
hypercapnia in acute respiratory distress syndrome. Am J Respir Crit Care Med
1995;152:121-8.
Webb HH, Tierney DF. Experimental pulmonary edema due to intermittent pos-
26.
27.
28.
29.
30.
31.
itive pressure ventilation with high inflation pressures. Protection by positive
end-expiratory pressure. Am Rev Respir Dis 1974;110:556-65.
Dreyfuss D, Basset G, Soler P, Saumon G. Intermittent positive pressure hyperventilation with inflation pressures produces pulmonary microvascular injury in
rats. Am Rev Respir Dis 1985;132:880-4.
Slutsky AS. Lung İnjury caused by mechanical ventilation. Chest 1999;116:S
9-15.
Tremblay LN, Slutsky AS. Ventilation induced lung injury:from barotrauma to
biotrauma. Proc Ass Am Physicians 1998;110:482-8.
Tremblay LN, Valenza F, Ribeiro SP, et al. Injurious ventilatory strategies increase
cytokines and c-fos mRNA expression in an isolated rat lung model. J Clin Invest
1997;99:944-52.
Ferguson ND, Stewart TE, Slutsky AS. In: JL Vincent, ed. High Frequency Oscillatory Ventilation: Atol to decrease ventilator-induced Lung injury. Yearbook
of Intensive Care and Emergency Medicine. X ed, Berlin; Springer, 2000;290304.
Slutsky AS. Mechanical ventilation. American Collage of Chest Physicians’ Consensus Conference. Chest 1993;104:1833-59.
Stewart TE, Slutsky AS. Mechanical Ventilation: A shifting philosophy. Curr Sci
1995;1:49-56.
Stewart TE. Lung Protection during mechanical ventilation. Ontario Thoracic
Rev 1997;9:1-4.
Froese AB. High – frequency oscillatory ventilation for adult respiratory distress
syndrome: let’s get it right this time.Crit Care Med 1997;25:906-908.
Amato MB, Barbas CS, Medeiros DM, Magaldi RB, Schettino GP, et al. Effect of
a protective – ventilation strategy on mortality in the acute respiratory distress
syndrome. N Engl J Med 1998;338:347-54.
The Acute Respiratory Distress Syndrome Network. Ventilation with lower tidal
volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and
the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2000;342:1301-08.
Ranieri VM, Suter PM, Tortorella C, et al. Effect of mechanical ventilation on inflammatory mediators in patients with acute respiratory distress syndrome: a
randomized controlled trial. JAMA 1999;282:54-61.
Hudson LD. Protective ventilation for patients with acute respiratory distress
syndrome. N Eng J Med 1998;338:385-7.
Marini J. Recruitment maneuvers to achieve an “open lung” whether and how?
Crit Care Med 2001;29:1647-8.
Krishnan JA, Brower RG. High Frequency Ventilation for Acut Lung Injury and
Adult Respiratuar Distres Syndrome. Chest 2000;118:795-807.
Oberg PA, Sjöstrand U. Studies of blood pressure regulation: I. Common carotid
artery clamping in studies of the carotid –sinüs baroreceptör control of the systemic blood pressure. Acta Physiol Scand 1969;75:276-86.
Borg U, Eriksson I, Sjostrand U. High Frequency positive pressure ventilation
(HFPPV): a review based upon its use during bronchoscopy and for laryngoscopy
and microlaryngeal surgery under general anesthesia. Anesth Analg 1980;59:
594-603.
Greenough A, Milner AD, Dimitriou G. Synchronised mechanical ventilation for
respiratory support in newborn infants,review. Cochrane Database Syst Rev
2004;184:CD000456.
Salim A, Martin M. High frequency percussive ventilation. Crit Care Med
2005;33:241-5.
Eastman A, Holland D, Higgins J, et al. High-frequency percussive ventilation
improves oxygenation in trauma patients with acute respiratory distress syndrome: a retrospective review. Am J Surg 2006;192:191-5.
Velmahas GC, Chan LS, Tatevassian R, et al. HFPV improves oxygenation in patient with ARDS. Chest 1999;116:440-6.
Mac Intyre NR. High frequency jet ventilation. Respir Care Clin N Am
2001;7:599-610.
Keszler M, Donn SM, Bucciarelli RL, et al. Multicenter controlled trial comparing
high-frequency jet ventilation and conventional mechanical ventilation in newborn infants with pulmonary interstitial emphysema. J Pediatr 1991;119:8593.
Keszler M, Modanlou HD, Brudno DS, et al. Multicenter controlled trial comparing high-frequency jet ventilation in preterm infants with uncomplicated respiratory distress syndrome. Pediatrics 1997;100:593-9.
Wiswell TE, Graziani LJ, Kornhauser MS, et al. High frequency jet ventilation in
High frequency ventilation in intensive care unit M Tunç et al.
41
Solunum Hastalıkları Cilt 22, Sayı 1, 2011,36–42
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
42
the early management of respiratory distress syndrome is associated with a
greater risk for adverse outcomes. Pediatrics 1996;98:1035-43.
Kraincuk P, Kormoczi G, Prokop M, et al. Alveolar recruitment of atelectasis
under combined high-frequency jet ventilation: a computed tomography study.
Intensive Care Med 2003;29:1265-72.
Derdak S, Mehta S, Stewart TE, et al: High frequency oscillatory ventilation for
acute respiratory distress syndrome in adults: A randomized, controlled trial.
Am J Respir Crit Care Med 2002;166:801-8.
Delemos RA, Coalson JJ, Gerstmann DR, et al. Ventilatory management of infant
baboons with hyaline membrane disease: the use of high frequency ventilation.
Pediatr Res 1987;21:594-602.
Truog WE, Standaert TA. Effect of high frequency ventilation on gas exchange
and pulmonary vascular resistance in lambs. J Appl Physiol 1985;59:1104-9.
Shimaoka M, Fujino Y, Taenaka T, et al. High frequency oscillatory ventilation
attenuates the activation of alveolar macrophages and neutrophils in lung injury.
Crit Care 1998;2:35-9.
Imai Y, Kawano T, Miyasaka K, et al. Inflammatory chemical mediators during
conventional ventilation and during high frequency oscillatory ventilation. Am J
Respir Crit Care Med 1994;150:1550-4.
Vonder Hardt K, Kandler MA, Fink L, et al. High frequency oscillatory ventilation
suppress inflammatory response in lung tissue and microdissected alveolar
macrophages in surfactant depleted piglets. Pediatr Res 2004;55:339-46.
Wang SG, Guo GH, Fu ZH , Zhou SF. Comparison of conventional mandatory
ventilation and high frequency oscillatory ventilation for treatment of acute lung
injury induced by steam inhalation injury. Burns 2006;32:951-6.
Van Genderingen HR, Van Vught JA, Jansen JR, et al. Oxygenation index, an
indicator of optimal distending pressure during high-frequency oscillatory ventilation? Intensive Care Med 2002;28:1151-6.
Yoğun bakımda yüksek frekanslı ventilasyon M Tunç ve ark.
41. Brazelton TB 3rd, Watson KF, Murphy M, Al-Khadra E, Thompson JE, et al.
Identification of optimal lung volume during high-frequency oscillatory ventilation using respiratory inductive plethysmography. Crit Care Med 2001;29:
2350-60.
42. Luecke T, Meinhardt JP, Herrmann P, et al. Setting mean airway pressure during
high-frequency oscillatory ventilation according to the static pressure–volume
curve in surfactant-deficient lung injury: a computed tomography study. Anaesthesiology 2003;99:1313-22.
43. Arnold JH, Hanson JH, Toro-Figuero LO, et al. Prospective, randomized comparison of high –frequency oscillatory ventilation and conventional mechanical
ventilation in pediatric respiratory failure. Crit Care Med 1994;22:1530-39.
44. Gerstmann DR, Minton SD, Stoddard RA, et al. The Provo multicenter early
high-frequency oscillatory ventilation trial: Improved pulmonary and clinical outcome in respiratory distress syndrome. Pediatrics 1996;98:1044-57.
45. Cools F, Henderson-Smart DJ, Offringa M, Askie LM. Elective high frequency
oscillatory ventilation versus conventional ventilation for acute pulmonary dysfunction in preterm infants. Cochrane Database Syst Rev 2009;8:CD000104.
46. Chan KP, Stewart TE. Clinical use of high-frequency oscillatory ventilation in
adult patients with acute respiratory distress syndrome, review. Crit Care Med
2005:33;170-4.
47. Mehta S, Lapinsky SE, Hallett DC, et al: Prospective trial of high-frequency oscillationin adults with acute respiratory distress syndrome. Crit Care Med
2001;29:1360-9.
48. David M, Weiler N, Heinrichs W, Neumann M, Joost T, et al: High frequency oscillatory ventilation in adult acute respiratory distress syndrome. Intensive Care
Med 2003;29:1656-65.
49. Sazak H, Ulus F, Tunç M, Şavkılıoğlu E. Anestezide Yüksek Frekanslı Ventilasyon
(Derleme). Solunum Hastalıkları 2007;18:134-40.