De associatie tussen de dode ruimte en de...
Transcript of De associatie tussen de dode ruimte en de...
De associatie tussen de dode ruimte en de
beademingsduur bij mechanisch beademde
kinderen met acute longschade
Naam student: Britt Houwen
Studentnummer: s1981676
Mailadres: [email protected]
Startdatum: 1 april 2014
Begeleider: dr. M.C.J. Kneyber
Instantie: Universitair Medisch Centrum Groningen/Beatrix Kinderziekenhuis
Afdeling: Kinder Intensive Care
2
1. DANKWOORD
Het verslag dat voor u ligt is de scriptie van mijn wetenschappelijke stage voor de Master
Geneeskunde aan de Rijksuniversiteit Groningen. Hiervoor heb ik onderzoek gedaan op de
Pediatrische Intensive Care Unit in het Beatrix Kinderziekenhuis van het Universitair Medisch
Centrum Groningen. Hierbij heb ik gekeken naar de associatie tussen de dode ruimte en de
beademingsduur bij mechanisch beademde kinderen met acute longschade.
De afgelopen maanden heb ik met veel plezier en enthousiasme gewerkt aan dit onderzoek en
heb ik veel nieuwe kennis opgedaan. Het onderzoek is mij zo goed bevallen dat ik het graag wil
gaan vervolgen met een MD/PhD-traject. Graag zou ik enkele mensen willen bedanken voor de
ondersteuning en het enthousiast maken voor het onderzoek.
In de eerste plaats is dit dr. M.C.J. Kneijber, omdat hij mij de mogelijkheid heeft gegeven dit
onderzoek op de kinder intensive care te verrichten. De begeleiding, de feedback en
ondersteuning hebben mij veel geholpen. Natuurlijk ben ik ook veel dank verschuldigd voor de
behulpzaamheid aan alle verpleegkundigen, intensivisten, arts-assistenten en andere
medewerkers van de kinder intensive care.
Ik wens u veel leesplezier tijdens het lezen van mijn scriptie.
Britt Houwen,
Groningen, 10 september 2014
3
2. ABSTRACT
The aim of this prospective observational feasibility study was to evaluate the utility of
pulmonary dead space fractions and the pulmonary alveolar dead space to predict the risk for
prolonged mechanical ventilation and length of hospital stay in children admitted to a pediatric
intensive care unit (PICU).
We measured the prognostic value of pulmonary dead space fraction and alveolar dead space as
a non-invasive maker in 30 pediatric patients aged 0-5 years within 24 hours from intubation.
Dead space measurements were obtained with a bedside AVEA ventilator.
Median pulmonary dead space fraction was 0.39 (25-75% IQR 0.25-0.61). Pulmonary dead
space fraction and alveolar dead space are not significantly correlated with duration of
mechanical ventilation and length of hospital stay in the entire cohort (VD/VT : rs=0.11, P=0.569,
rs=0.30, P=0.116) ( VDalv: rs=0.32, P=0.081, rs=0.50, P=0.005).
Elevated pulmonary dead space fraction and alveolar dead space are not associated with
prolonged ventilation and hospital stay in pediatric patients who need mechanical ventilation, but
they have an additive predictive value in identifying those at risk for longer duration of
mechanical ventilation.
4
3. SAMENVATTING
Het doel van deze prospectieve observationele haalbaarheidsstudie is de bruikbaarheid te bepalen
van het meten van de pulmonaire dode ruimte fractie en de alveolaire dode ruimte om het risico
op verlengde mechanische beademing en ziekenhuisduur bij kinderen opgenomen op de kinder-
intensive care met respiratoir falen te voorspellen.
We hebben de prognostische waarde van de pulmonaire dode ruimte fractie en de alveolaire
dode ruimte gemeten als een non-invasieve marker bij 30 kinderen in de leeftijd van 0-5 jaar,
binnen 24hr na intubatie. Metingen aan de dode ruimte zijn verkregen met een aan het bed
staande AVEA ventilator.
Mediane pulmonale dode ruimte fractie was 0.39 (25-75% IQR 0.25-0.61). Pulmonaire dode
ruimte fractie en alveolaire dode ruime zijn niet significant gecorreleerd met de duur van de
mechanische beademing en de ziekenhuisduur in het gehele onderzoek (VD/VT : rs=0.11,
P=0.569, rs=0.30, P=0.116) ( VDalv: rs=0.32, P=0.081, rs=0.50, P=0.005).
Een grotere pulmonaire dode ruimte fractie en alveolaire dode ruimte zijn niet geassocieerd met
een langere ventilatie- of ziekenhuisduur bij kinderen die mechanische beademing nodig hebben,
maar heeft wel een toegevoegde voorspellende waarde bij de identificatie van de kinderen die
meer risico lopen voor verlengde ventilatie- of ziekenhuisduur.
5
4. INHOUDSOPGAVE
1. DANKWOORD ..................................................................................................................................................2
2. ABSTRACT ........................................................................................................................................................3
3. SAMENVATTING .............................................................................................................................................4
4. INHOUDSOPGAVE ..........................................................................................................................................5
5. INTRODUCTIE .................................................................................................................................................6 5.1 INLEIDING ...................................................................................................................................................................... 6 5.2 ACHTERGROND ............................................................................................................................................................. 7
6. VRAAGSTELLING ......................................................................................................................................... 10
7. MATERIAAL & METHODE ......................................................................................................................... 11 7.1 STUDIEPOPULATIE .................................................................................................................................................... 11
7.1.1. Inclusie criteria ..................................................................................................................................................... 11 7.1.2. Exclusie criteria .................................................................................................................................................... 11
7.2 STUDIE PROCEDURES. ............................................................................................................................................... 12 7.2.1. Standaard zorg ..................................................................................................................................................... 12 7.2.2 Metingen dode ruimte ........................................................................................................................................ 12
7.3 DATAVERZAMELING ................................................................................................................................................. 14 7.4 STATISCHE ANALYSE................................................................................................................................................. 14
8. RESULTATEN ................................................................................................................................................ 15 8.1 KLINISCHE KARAKTERISTIEKEN ............................................................................................................................. 15 8.2 ASSOCIATIE DODE RUIMTE- MECHANISCHE VENTILATIE </> 48 UUR ............................................................ 16 8.3 ASSOCIATIE VD/VT IN TERTIELEN- DUUR MECHANISCHE VENTILATIE .......................................................... 17 8.4 CORRELATIE VD/VT EN VDALV – KLINISCHE KARAKTERISTIEKEN ...................................................................... 18 8.5 CORRELATIE VD/VT EN VDALV DAG 1 EN 2– POST EN NIET POSTOPERATIEF ................................................. 20
9. DISCUSSIE ...................................................................................................................................................... 21
10. CONCLUSIE .................................................................................................................................................. 23
11. REFERENTIES ............................................................................................................................................. 24
12. BIJLAGEN ..................................................................................................................................................... 27 12.1 BIJLAGE 1: WERKLIJST ......................................................................................................................................... 28
6
5. INTRODUCTIE
5.1 INLEIDING
De noodzaak van mechanische beademing vanwege respiratoir falen is een van de meest
voorkomende redenen voor kinderen om te worden opgenomen op de intensive care. Hiervan
heeft ongeveer 17% van de kinderen beademing nodig voor tenminste 24 uur (1,2). Het doel van
mechanische beademing is de verhoogde ademarbeid weg te nemen terwijl er gezorgd wordt
voor een adequate gaswisseling (3). Ondanks de duidelijke voordelen van deze therapie zijn er
ook complicaties zoals barotrauma, zuurstofintoxicatie en hemodynamische schade (4). In het
afgelopen decennium hebben verschillende studies ons begrip verbeterd van dode ruimte
ventilatie (VD) bij volwassenen met acute longschade (ALI) of het acute respiratory distress
syndrome (ARDS). Deze hebben de waarde laten zien van het meten van de alveolaire dode
ruimte (VDalv) en dode ruimte-teugvolume ratio (VD/VT) om de effectiviteit van therapeutische
interventies alsmede de uitkomst te beoordelen (5).
In de huidige klinische praktijk is het gebruik van mechanische ventilatie vaak gebaseerd op
ervaringen en studies uitgevoerd bij ernstig zieke volwassenen (6). Als gevolg hiervan hebben
kinderintensivisten selectief praktijken overgenomen van de volwassen intensive care (7). De
fysiologische verschillen impliceren echter dat niet alle gegevens van volwassenen gebruikt
kunnen worden bij kinderen, met gevolg dat vele benaderingen om de kans op irreversibele
schade door mechanische ventilatie te verkleinen nog bij kinderen moeten worden onderzocht.
De VD/VT ratio zou belangrijk kunnen zijn om inefficiënte CO2-excretie te meten. Een toename
van de VD/VT ratio zorgt immers voor een afname in de afvoer van CO2 en daardoor een
noodzakelijke toename van het ventilatievolume per minuut (VΔE). Het gebruik van mechanische
ventilatie draagt hierdoor bij aan de toename van de VD/VT ratio, evenals aan een inefficiënte
gasuitwisseling vanwege veranderingen in de ventilatie/perfusie verhouding en het hoge niveau
van VD/VT. Toegenomen dode ruimte is geconstateerd bij patiënten in de vroege fase van ARDS
(8,9). Ook laten studies bij ernstig zieke en beademde volwassenen laten zien dat een hoge
VD/VT geassocieerd is met een hogere mortaliteit bij ARDS (10-13), ALI (14-16) en congenitale
diafragma hernia’s (17). Mogelijk dat de VD/VT ratio bij kinderen ook van prognostische waarde
kan zijn.
Met behulp van volumetrische capnografie is nu de expiratoire koolstofdioxide-druk (PETCO2)
samen met het teugvolume te meten gedurende mechanische beademing bij kinderen. De analyse
van de PETCO2 als functie van het uitgeademde volume, samen met de meting van de PaCO2
biedt een de mogelijkheid de fysiologische VD/VT ratio te bepalen. Met deze methode wordt de
PETCO2, gemeten op het Y-stuk van het beademingscircuit, en hiermee worden dus de effecten
van het compressievolume geëlimineerd en daarmee de noodzaak tot gebruik van een
correctiefactor (18).
7
Het doel van deze studie is de dode ruimte bij ernstig zieke kinderen die mechanische ventilatie
ontvangen te evalueren doormiddel van volumetrische capnografie, en te bekijken wat hiervan de
invloed is op de duur van de beademing en de overleving. Vanwege het feit dat CO2 makkelijker
door het weefselmembraan van de long diffundeert dan zuurstof, zou een verbetering van de
dode ruimte een meer sensitieve indicator van longverbetering kunnen zijn (19). Men zou zelfs
met kleine veranderingen in de ventilatie van de alveoli een zichtbaar verschil kunnen
waarnemen.
Dode ruimte zou daarmee onafhankelijk geassocieerd zijn met een slechtere uitkomst, dat wil
zeggen een verlengde beademings- en ziekenhuisduur en een grotere mortaliteit.
5.2 ACHTERGROND
De relatie van toegenomen dode ruimte en mortaliteit kan mogelijk deels worden verklaard door
schade aan de longcapillairen door trombotische en inflammatoire mechanismen (20)en
microvasculaire obstructie (21) die de daarvoor al bestaande longschade verergeren (“double-hit-
principle”). Dit concept staat bekend als “ventilator-induced lung injury” (VILI) (3,22).
Ventilator-induced lung injury wordt voornamelijk veroorzaakt door twee nauw verbonden
mechanismes, volutrauma en atelectase (afb. 1). Volutrauma wordt veroorzaakt door
overdistensie van de alveoli wanneer een hoog teugvolume wordt afgeleverd. Dit concept wordt
gesteund door de bevindingen van twee grote trials bij ernstig zieke volwassenen, waar ze laten
zien dat een lager teugvolume geassocieerd is met een lagere mortaliteit (23,24). Lage
teugvolumes (5-7 ml/kg lichaamsgewicht) zijn nu de standaardzorg voor kinderen met
longschade (25,26). Atelectrauma wordt veroorzaakt bij herhaaldelijk opening bij inademing en
sluiting bij het einde van de uitademing van de alveoli. Dit kan worden overwonnen door
gebruik te maken van positive end-expiratory pressure (PEEP) (27).
Sinds de beschrijving van ARDS door Ashbaugh et al. (29) wordt mechanische ventilatie met
PEEP gebruikt om bij ernstig zieke patiënten de hypoxemie en het verlies aan longvolume te
corrigeren, zoals dit vaak gezien wordt in deze populatie (30,31). De ventilator zorgt voor een
vast ingestelde druk- of teugvolume gedurende de inspiratie, en doormiddel van PEEP wordt
gezorgd voor een voldoende eind expiratoir longvolume (EELV) die de functionele reserve
capaciteit (FRC) benaderd, zodat er een adequate oxygenatie tot stand komt door de
ventilatie/perfusie mismatch te minimaliseren (32). Door het gebruik van deze hogere drukken
zullen sommige longgebieden overrekt worden, wat resulteert in minder alveoli die meedoen aan
de gaswisseling en daarmee een grotere dode ruimte (16).
Fysiologisch gezien is de dode ruimte dat gedeelte van de ventilatie wat niet deelneemt aan de
gasuitwisseling en dus wordt verspild (afb. 2). De fysiologische dode ruimte (VDpsych) bestaat uit
een anatomisch (VDana) en alveolair ( VDalv) dode ruimte component. Volumetrische capnografie
biedt nu de mogelijkheid kwalitatieve informatie te geven over de patronen geassocieerd met de
mechanische beademing, en kwantitatieve schattingen te geven van de PaCO2 doormiddel van de
PETCO2, welke zich normaal gesproken net voor de inspiratie bevindt. Om correct het capnogram
te analyseren moeten de volgende stappen systematisch worden geëvalueerd (fig. 1, 2 en 3).
8
Afbeelding 1: Ventilator induced lung injury (VILI) (28)
Afbeelding 2: Componenten dode ruimte (33)
9
Figuur 1: Het uitademingscapnogram illustreert de
drie fases van CO2 excretie. Fase I representeert puur
de anatomische dode ruimte, bewezen door
uitgeademd gas zonder CO2. Fase II is de transitie
periode waar de anatomische dode ruimte mixt met
het alveolaire volume, en waar de partiële druk van
uitgeademd CO2 (PECO2) exponentieel stijgt. Fase
drie is het “alveolaire plateau” waar onder normale
condities de PECO2 redelijk stabiel is over het
uitgeademde volume.
Figuur 2: Illustratie van hoe Bohr en Fowler de dode
ruimte ventilatie inschatten door metingen van
uitgeademde gasconcentraties. De Bohr methode ging
voorop in het grafische weergeven van gasanalyses
van uitgeademde gassen, maar gaat er vanuit dat
onder normale fysiologische condities de gemiddelde
alveolaire partiële druk van CO2 (PACO2) relatief
stabiel is. Daarom zou de eind expiratoire CO2 druk
(PETCO2) accuraat de PACO2 reflecteren bij een
bepaald teugvolume (VT), voldoende om de
anatomische dode ruimte (VDana) buiten beschouwing
te laten, en gebruikt kunnen worden om de VDana te
berekenen. De mogelijkheid echter om de
uitgeademde gassen grafisch weer te geven, laat zien
dat in de aanwezigheid van alveolaire dode ruimte
(VDalv) en een abnormale ventilatie/perfusie
distributie, de helling van fase III constant stijgt zo
dat PACO2 en PETCO2 niet langer gebruikt kunnen
worden om VDana accuraat te berekenen.
Met de Fowler methode is fase II van de
volumetrische uitademingscapnografie verdeeld in
een anatomisch en een alveolaire component, net
alsof ze of anatomische dan wel de alveolaire dode
ruimte gassen bevatten.
Figuur 3: Zoals in de Fowler
methode, berekent de Fletcher
methode de VDana door mathematisch het
uitademingscapnogram te manipuleren zodat er een
twee-compartiment model ontstaat. Dit wordt bereikt
door de helling van fase drie door te trekken totdat
deze de loodrechte lijn snijdt die fase II in twee
sectoren verdeeld. Het snijpunt van deze lijnen vormt
twee gelijke gebieden (p en q), welke duidelijk een
anatomisch en alveolair compartiment creëren. Dit op
zijn beurt geeft de kans gebied Z (VDalv) en het
alveolaire teugvolume (VTalv) te berekenen
gedistribueerd door alveoli met en zonder perfusie.
Gebied X representeert het volume van uitgeademd
CO2. Geleend van de Enghoff methode, is de
arteriële PCO2 gebruikt om de gemiddelde alveolaire
PCO2 te bepalen over alle longebieden, wat de
horizontale lijn aan de bovenkant van het figuur
vormt. Het gebied afgegrensd bij de PaCO2, de
helling van fase III en de verlenging van de lijn die
de helling van fase II in tweeën verdeeld, vormt
gebied Y. Gebied Y geeft het volume weer van VDalv.
Als aanvulling, de lijn die de helling van fase II in
tweeën verdeeld, geeft de effecten van convectie en
diffusie van CO2 excretie weer. De som van de
gebieden Z en Y presenteren de fysiologische dode
ruimte. De fractie van de fysiologische dode ruimte
ten opzichte van het uitgeademde teugvolume
(VD/VT) zorgt voor een benadering van het volume
ontvangen door de alveoli met perfusie.
10
PEEP is dus een hoofdelement in mechanische ventilatie. Inter-alveolaire poriën, die ervoor
zorgen dat verder gelegen alveoli indien van een occlusie geventileerd blijven, ontwikkelen
echter pas in de pre-schooljaren, terwijl broncho-alveolaire poriën pas beginnen te ontwikkelen
op de leeftijd van 6-8 jaar (34,35). De afwezigheid van deze poriën zorgt ervoor dat jonge
kinderen een grotere kans hebben op het ontwikkelen van atelectase wat resulteert in een
ventilatie/perfusie mismatch (36). Dit is zelfs nog meer waar voor mechanische beademde
kinderen die sedatie of musculair geparalyseerd zijn om mechanische ventilatie te
vergemakkelijken en daardoor de luchtweg niet open kunnen houden.
Er zijn nog meer verschillen tussen volwassen- en kinderlongen. Zo is de FRC veel kleiner bij
kinderen in vergelijking met volwassenen omdat de inwendige terugvering van de long relatief
klein is (37). De FRC dient als een reservoir van zuurstof gedurende de expiratie. In een normale
long is de FRC gelijk aan de EELV Echter, in de acuut beschadigde long kan de EELV
aanzienlijk lager zijn dan de FRC wat bijdraagt tot een verminderde oxygenatie.
Ook, de sluitingscapaciteit van de longen is groter dan de FRC bij supine kinderen (kinderen
liggend op de rug) jonger dan 6 jaar (38). De sluitingscapaciteit is gedefinieerd als het volume
van gas dat achterblijft in de belangrijke delen van de long (de delen van de long waar er meer
perfusie is door de zwaartekracht), wanneer de kleine alveoli en luchtwegen in deze regio zijn
ingevallen. De sluitingscapaciteit is zelfs hoger bij kinderen met acute longschade leidend tot
regio’s van alveolaire ineenvalling wat resulteert in ventilatie/perfusie mismatch en intra-
pulmonaire shunts (7).
Ondanks het wereldwijde gebruik van mechanische ventilatie bij kinderen, zijn er dus nog steeds
veel onopgeloste kwesties. Het ademhalingsstelsel is fysiologisch verschillend tussen baby’s,
kinderen en volwassenen, wat aangeeft dat mogelijk dezelfde aanpak bij mechanische ventilatie,
niet het beoogde resultaat oplevert. Het meten en monitoren van de dode ruimte bij kinderen kan
meer informatie opleveren over de longfunctie als reactie op de ventilator.
Samengevat moeten de ventilatorinstellingen met zorg worden gekozen om de kans op
irreversibele “ventilator-induced lung injury” te voorkomen. Dit kan a) gebeuren door de
goedgekozen instellingen en b) de duur van de mechanische ventilatie te verminderen, indien
mogelijk.
6. VRAAGSTELLING
Is een grotere dode ruimte bij mechanische beademde onafhankelijk geassocieerd met een
slechtere uitkomst; verlengde duur beademing?
11
7. MATERIAAL & METHODE
7.1 STUDIEPOPULATIE
Deze prospectieve observationele haalbaarheidsstudie is uitgevoerd over een periode van 6
maanden bij 30 mechanisch beademde kinderen in de leeftijd van nul tot vijf jaar met vroege
acute longschade opgenomen op de intensive care van het Beatrix Ziekenhuis/UMCG. De studie
is uitgevoerd in overeenstemming met de Verklaring van Helsinki (Oktober 2008) en andere
richtlijnen en handelingen die onder de Nederlandse wet vallen. Omdat het om een
observationele studie gaat waarbij geen extra handelingen worden verricht ten behoeve van het
onderzoek valt dit buiten de reikwijdte van de WMO en is informed consent niet nodig.
7.1.1. INCLUSIE CRITERIA
≤ 5 jaar
> 12 uur mechanische beademd
≥ 3kg gewicht
Aanwezige arteriële lijn
De aanwezigheid van vroege acute longschade (looptijd minder dan 72 uur), gedefinieerd
bij a) acuut begin met een of meer (bilateraal) infiltraten op een borstradiogram, b)
noodzaak voor mechanische ventilatie met een PEEP ≥ 5 cm H2O, en c) FiO2 > 0.40
resulterend in een PaO2/FiO2 ratio < 300.
7.1.2. EXCLUSIE CRITERIA
Opgenomen op de neonatale intensive care
Prematuur geboren met zwangerschapsduur gecorrigeerd voor een post-conceptie leeftijd
voor minder dan 40 weken
Congenitale of verworven:
Neuromusculaire aandoeningen
Centrale zenuwaandoening met een afgenomen respiratoire kracht
Congenitale of verworven schade aan de nervus phrenicus
Congenitale of verworven paralyse van het diafragma
Ernstig traumatische hersenbeschadiging (Glasgow Coma Scale < 8)
Ongecorrigeerde congenitale hartaandoening
Ernstige primaire pulmonair hypertensie
Canule/tracheotomie
12
7.2 STUDIE PROCEDURES.
7.2.1. STANDAARD ZORG
Alle kinderen zijn geplaatst op een tijdcyclische, drukgelimiteerde beademingsmodus (AVEA,
CareFusion, Yorba Linda, CA, USA). Inspiratoire drukken zijn zo ingesteld dat er een expiratoir
teugvolume ontstaat van < 10 ml/kg. PEEP is in eerste instantie ingesteld op 4 cm H2O. De
frequentie van de ademhaling is ingesteld aangepast op de leeftijd en ziekteconditie van de
patiënt en standaard ventilatiecircuits zijn gebruikt (1.5 tot 2.3 ml/H2O). Alle patiënten hebben
een arteriële lijn voor bloedmonsters en hemodynamische metingen. Enterale voeding is
verzekerd door nasogastrische slangetjes. Milde sedatie wordt bereikt doormiddel van
benzodiazepines en opiaten. De bloedafname voor het verrichten van een arteriële
bloedgasanalyse wordt routinematige afgenomen tot een maximum van zes maal per dag
gedurende de vroege fase van de ziekte om de PaO2 en PaCO2 te meten. Hart-, bloed en centraal
veneuze druk worden continu gemeten.
7.2.2 METINGEN DODE RUIMTE
De metingen aan de dode ruimte vinden plaats binnen 24 uur na intubatie, en worden
achtereenvolgens iedere dag gemeten op hetzelfde tijdstip met behulp van de AVEA ventilator.
Dit tijdstip valt samen met de bloedafname.
Om de dode ruimte te berekenen, is de gemiddelde geëxpireerde partiële druk van
koolstofdioxide gas nodig. Deze wordt weergegeven door de CO2-sensor bij het Y-stuk op de
AVEA ventilator. Deze waarde wordt gebruikt bij de berekeningen van de dode ruimte. Voor het
berekenen van de fysiologische dode ruimte wordt de klassieke Bohr-Enghoff vergelijking
gebruikt, waarbij de arteriële CO2 (PaCO2) wordt gebruikt als indicatie voor de alveolaire CO2
(PACO2).
De alveolaire dode ruimte (VDalv) is vervolgens te berekenen volgens de Fowler’s methode.
Hierbij wordt de CO2-fractie (FCO2) in het geëxpireerde gas beschouwd als een functie van het
geëxpireerde volume.
13
Figuur 4: Grafische weergave Fowler methode
Bij Fowler is fase I het eerste uitgeademde volume met een constante FCO2 (fig. 4). FCO2
tijdens fase I wordt berekend als FI. Fase III is het lineaire gedeelte van het capnogram dat wordt
geassocieerd met de uitademing van gas uit die delen van de longen met gasuitwisseling. Dit
wordt berekend met behulp van een lineaire regressie over dat onderdeel van het capnogram dat
30 tot 70% van de geëxpireerde CO2 vertegenwoordigt. De hellingshoek van fase III wordt
berekend als m, beginnend bij FO op de FCO2-as.
De ingekleurde oppervlakken x en y zijn gelijk aan elkaar. Het volume boven het capnogram en
onder de regressielijn door fase III wordt berekend als A. De anatomische dode ruimte wordt
gedefinieerd als dat punt op de volume-as waarbij de ingekleurde volumes onder en boven de
curve gelijk zijn. Dit wordt berekend met behulp van een algebraïsche methode. Deze parameter
wordt voor elke ademhaling berekend. Vervolgens wordt het gemiddelde genomen over dezelfde
periode als VCO2.
Vervolgens is de alveolaire dode ruimte als volgt te berekenen:
14
7.3 DATAVERZAMELING
De volgende data zijn gerapporteerd: leeftijd, diagnose, gewicht, geslacht, PRISM-3, PIM-2,
gebruik sedativa, analgetica en spierverslappers, duur opname PICU en beademingsduur.
Daarnaast zijn op het moment van de meting zijn ook de ventilatorinstellingen (PIP,
inspiratietijd, PEEP, FiO2, ademhalingsfrequentie) en daarbij behorende waarde (VT, Pmean, Cdyn,
EtCO2,) en vitale kenmerken (hartslag, gemiddelde bloeddruk, centraal veneuze druk) genoteerd.
7.4 STATISCHE ANALYSE
De primaire uitkomstvariabele is de beademingsduur in uren. Voor de statistische bewerking van
de data is gebruik gemaakt van SPSS software (versie 20). De klinische basiskenmerken van de
studiepopulatie zijn beschreven doormiddel van medianen en de interkwartielafstand voor
continue data en het aantal en percentage voor dichotome data. Aangezien de dode ruimte
fractie, de duur van de beademing en de tijd in het ziekenhuis niet normaal verdeeld zijn, zijn
non-parametrische testen gebruikt. De Mann-Whitney test is gebruikt om de dode ruimte fractie
te vergelijken met de mechanische beademde groep. Pearson correlatie is gebruikt om de
associatie te testen van de dode ruimte fractie en de alveolaire dode ruimte ten opzichte van alle
uitkomsten. Kruskal-Wallis is gebruikt om de verschillen te testen tussen de tertielen van de
dode ruimte fractie.
15
8. RESULTATEN
8.1 KLINISCHE KARAKTERISTIEKEN
Een diverse groep van in totaal 30 kinderen, 13 jongens en 17 meisjes zijn geïncludeerd in de
studie en gemeten gemiddeld 13.5 uur na intubatie. Klinische karakteristieken zijn samengevat
weergegeven in tabel 1. Mediane leeftijd is 283 dagen (IQR 116-561 dagen) en het mediane
gewicht 8.1 kg (IQR 3.8-10.7 kg). Gemiddelde waarde VD/VT is 0.44 (sd 0.25) en de mediaan
0.39 (IQR 0.25-0.61). Gemiddelde waarde VDalv (mL/kg) is 1.35 (sd 2.21) en de mediaan 0.60
(IQR 0.15-1.42). Mediane beademingsduur is 92.5 dagen (IQR 26.75-189.00) en mediane PICU-
duur is 7 dagen (IQR 4-16.5). Er waren geen sterfgevallen in de studiepopulatie.
Tabel 1: Klinische karakteristieken van 30 mechanische beademde kinderen
Variabelen Mediaan (IQR) of n (%)
Demografisch Leeftijd (dagen) 283.00 (116.00-561.25)
Gewicht (kg) 8.10 (3.83-10.65)
Man (%) 13 (41.9)
Klinische aandoening geassocieerd met
respiratoire insufficiëntie- n. patiënten (%)
Sepsis
Aspiratie
Pneumonie
Trauma, overdosis, embolie, idiopathisch
11 (35.5)
4 (12.9)
3 (9.7)
12 (38.7)
Reden opname – n. patiënten (%)
Post-OK
Niet post-OK
20 (66.7)
10 (33.3)
Onderliggende ziekte- n. patiënten (%)
Verworven immunodeficiëntie
Levertransplantatie
Congenitale hartafwijking
1 (3.2)
5 (16.1)
10 (32.3)
PIM-2 -3.67 (-4.27—2.72)
Klinisch Teugvolume dag 1 (ml/kg) 7.10 (5.78-8.20)
Dode ruimte fractie dag 1 (VD/VT) 0.39 (0.25-0.61)
VDphys (ml/kg) 2.03 (1.23-2.98)
VDalv (ml/kg) 0.60 (0.15-1.42)
Uitkomsten PICU-duur (dg) 7.00 (4.00-16.50)
Mortaliteit 0 (100)
Beademingsduur (h)(uren) 92.50 (26.75-189.00)
Beademingsduur n. patiënten (%)
>48h
<48h
22 (73.3)
8 (26.7)
16
8.2 ASSOCIATIE DODE RUIMTE- MECHANISCHE VENTILATIE </> 48 UUR
De gemiddelde dode ruimte fractie gemeten op de eerste dag was niet significant verhoogd voor
kinderen die langer dan 48 uur aan de beademing liggen (0.36 vs. 0.47, P=0.116; fig. 5a). Wel
kan er een trend worden waargenomen. Een grotere dode ruimte fractie is niet significant
gecorreleerd met een langere beademingsduur (Rs=0.11, P=0.569). Hetzelfde kan gezegd worden
over de gemiddelde alveolaire dode ruimte ten opzichte van de beademingsduur (fig. 5b), ook
hier is geen significant verschil zichtbaar (0.59 vs. 1.63, P=0.097). Wel kan er een trend worden
waargenomen die voorspelt dat indien een kind een grotere alveolaire dode ruimte heeft, de
mogelijkheid groter is een langere beademingsduur te hebben (Rs=0.32, P=0.081). Een minder
groot verschil is er te zien in de relatie tussen de fysiologische dode ruimte en de
beademingsduur (2.35 vs. 2.82, P=0.945)(fig. 5).
< 48 > 480.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Mechanische ventilatie (uren)
VD
/VT
< 48 > 480.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
Mechanische ventilatie (uren)
VD
alv
(m
l/k
g)
Fig. 5a. Relatie VD/VT - mechanische ventilatie op
dag 1: Mediane dode ruimte fractie is vergeleken gebruikmakend van de Mann-Whitney test (<48h, n=8, ³48h, n=22; *P=0.256)
Fig. 5b. Relatie VDalv - mechanische ventilatie op
dag 1: Mediane alveolaire dode ruimte is vergeleken gebruikmakend van de Mann-Whitney test (<48h, n=8, ³48h, n=22; *P=0.097)
17
8.3 ASSOCIATIE VD/VT IN TERTIELEN- DUUR MECHANISCHE VENTILATIE
Kinderen zijn verdeeld in tertielen doormiddel van dode ruimte fractie (fig. 6). Er is geen
significante trend zichtbaar betreffende de mediane duur van de mechanische beademing tussen
de tertielen (P=0.116).
Om het potentiële klinische gebruik van de pulmonaire dode ruimte fractie te evalueren hebben
we een post hoc test gedaan met een afkappunt bij een dode ruimte fractie van ≥0.40.
Gebruikmakend van dit afkappunt als een voorspeller van mechanische beademing voor 48 uur
of langer, is de sensitiviteit 59%, de specificiteit 75%, de positief voorspellende waarde 87% en
de negatief voorspellende waarde 40%. Dus de likelihood ratio bij een dode ruimte fractie van
0.40 of groter, vergroot de a priori kansverhouding van verlengde mechanische beademing bij
kinderen met 2.4.
< 48 > 480
2
4
6
8
Mechanische ventilatie (uren)
VD
psych
(m
l/k
g)
0.22-0.36 0.36-0.50 0.51-0.900
100
200
300
VD/VT
Mec
han
isch
e v
enti
lati
e (u
ren
)
Fig 5c. Relatie VDpsych - mechanische ventilatie op
dag 1: Mediane fysiologische dode ruimte is vergeleken gebruikmakend van de Mann-Whitney test (<48h, n=8, ³48h, n=22; *P=0.945)
Fig 6 Relatie VD/VT - mechanische ventilatie op dag 1:
Mediane duur van mechanische beademing verdeeld per tertiel dode ruimte fractie. Mediane duur mechanische beademing tussen de tertielen is vergeleken gebruikmaken van Kruskal-Wallis (*P=0.116)
18
8.4 CORRELATIE VD/VT EN VDALV – KLINISCHE KARAKTERISTIEKEN
In tabel 2 is te zien dat de volgende variabelen significant zijn gecorreleerd met VD/VT: gewicht
(r=-0.80, p <0.001), Tinsp (r=-0.75, p <0.001), teugvolume (r=-0.64), p<0.001) en VCO2 (r=-0.65,
p <0.001). In tabel 3 is te zien dat VDalv (ml/kg) naast gecorreleerd te zijn met het gewicht (r=-
0.70, p <0.001), Tinsp (r=-0.57, p=0.001) en het teugvolume (r=-0.63, p=0.001) er ook een
correlatie bestaat met de ademhalingsfrequentie (r=0.64, p<0.001). Interessant verder is om te
zien dat er geen significante correlatie bestaat tussen VD/VT, VDalv en de uitkomstmaten PICU-
en beademingsduur, maar ook niet met PETCO2
Tabel 2: Analyse van de correlatie tussen de fysiologische dode ruimte-teugvolume fractie (VD/VT),
klinische karakteristieken en pulmonaire parameters op dag 1 bij 30 mechanische beademde kinderen.
Variabelen Gemiddelde (+/-
SD)
Spearman’s
correlatie
coëfficiënt (r)
P waarde
Demografisch Leeftijd (dg) 591.80 ± 840.38 -0.49 0.006
Gewicht (kg) 8.70 ± 6.37 -0.80 <0.001
Klinisch PIP (cm H2O) 18.87 ± 3.77 0.09 0.636
Pmean (cm H2O) 9.54 ± 2.22 0.02 0.904
PEEP (cm H2O) 5.20 ± 1.19 0.21 0.276
Tinsp 0.63 ± 0.14 -0.75 <0.001
FiO2 (%) 0.36 ± 0.12 0.09 0.623
Ademhalingsfrequentie 30.28 ±7.56 0.57 0.001
Cdyn (mL/cm H2O/kg) 0.54 ± 0.53 -0.32 0.084
Teugvolume (mL/kg) 8.31 ± 5.29 -0.64 <0.001
PETCO2 (mm Hg) 39. (39)32 ±
13.14
0.23 0.228
VCO2 52.44 ± 45.91 -0.79 <0.001
PaCO2 (mm Hg) 40.91 ± 7.69 0.28 0.139
PaO2 (mm Hg) 94.27 ± 32.17 -0.11 0.566
SpO2 98.20 ± 1.88 -0.10 0.591
Hartslagfrequentie 141.23 ± 27.91 0.30 0.112
MAP (mm Hg) 59.14 ± 11.74 -0.19 0.324
OI 4.13 ± 2.45 0.13 0.500
PF 283.24 ± 101.91 -0.06 0.759
SF 300.79 ± 90.02 -0.11 0.579
OSI 3.98 ± 2.84 0.06 0.745
Uitkomsten PICU-duur (dg) 9.57 ± 7.90 0.30 0.116
Beademingsduur (h) 113.77 ± 94.40 0.11 0.569
19
Tabel 3: Analyse van de correlatie tussen de alveolaire dode ruimte (VDalv ml/kg), klinische
karakteristieken en pulmonaire parameters op dag 1 bij 30 mechanische beademde kinderen.
Variabelen Gemiddelde (+/-SD) Spearman’s
correlatie
coëfficiënt (r)
P waarde
Demografisch Leeftijd (dg) 591.80 ± 840.38 -0.25 0.177
Gewicht (kg) 8.70 ± 6.37 -0.70 <0.001
Klinisch PIP (cm H2O) 18.87 ± 3.77 0.19 0.315
Pmean (cm H2O) 9.54 ± 2.22 0.19 0.314
PEEP (cm H2O) 5.20 ± 1.19 0.12 0.535
Tinsp 0.63 ± 0.14 -0.57 0.001
FiO2 (%) 0.36 ± 0.12 0.11 0.582
Ademhalingsfrequentie 30.28 ±7.56 0.64 <0.001
Cdyn (mL/cm H2O/kg) 0.54 ± 0.53 -0.41 0.026
Teugvolume (mL/kg) 8.31 ± 5.29 -0.63 <0.001
PETCO2 (mm Hg) 39.32 ± 13.14 0.09 0.652
VCO2 52.44 ± 45.91 -0.44 0.016
PaCO2 (mm Hg) 40.91 ± 7.69 0.40 0.027
PaO2 (mm Hg) 94.27 ± 32.17 -0.26 0.173
SpO2 98.20 ± 1.88 0.08 0.677
Hartslagfrequentie 141.23 ± 27.91 0.33 0.076
MAP (mm Hg) 59.14 ± 11.74 -0.20 0.299
OI 4.13 ± 2.45 0.24 0.210
PF 283.24 ± 101.91 -0.19 0.323
SF 300.79 ± 90.02 -0.08 0.695
OSI 3.98 ± 2.84 0.27 0.147
Uitkomsten PICU-duur (dg) 9.57 ± 7.90 0.50 0.005
Beademingsduur (h) 113.77 ± 94.40 0.32 0.081
20
8.5 CORRELATIE VD/VT EN VDALV DAG 1 EN 2– POST EN NIET POSTOPERATIEF
Hiernaast is gekeken naar de verschillen in het verloop van de dode ruimte bij kinderen
opgenomen op de PICU onderverdeeld in post en niet post operatief. Opmerkelijk hier is om te
zien dat de dode ruimte fractie bij post operatieve kinderen de tweede dag aanmerkelijk meer
lijkt te dalen dan bij kinderen niet post operatief (post OK 0.45-0.33 vs. niet post-OK 0.47-0.48).
Hier stijgt de dode ruimte fractie zelfs lichtelijk. Geen significant verschil tussen de niet post en
post operatieve groep wat betreft dode ruimte fractie en alveolaire dode ruimte op dag een en
twee (P=0.769, P=0.732). Er is een daling te zien in de alveolaire dode ruimte hoe langer de
beademing duurt (post OK 1.45-0.98 vs. niet post-OK 1.15-0.81).
1 2 1 20.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Dag
VD
/VT
1 2 1 20.0
2.0
4.0
6.0
8.0
Dag
VD
alv
(m
l/k
g)
Post OK
Niet Post- OK
Fig. 7a: Weergave van de verandering in de dode
ruimte fractie tussen dag 1 en 2 voor mechanisch
beademde kinderen opgenomen op de PICU
onderverdeeld in post en niet-post OK
Fig. 7b: Weergave van de verandering in de
alveolaire dode ruimte tussen dag 1 en 2 voor
mechanisch beademde kinderen opgenomen op de
PICU onderverdeeld in post en niet-post OK
21
9. DISCUSSIE
In deze prospectieve haalbaarheidsstudie hebben we de prognostiche waarde van de dode ruimte
fractie en de alveolaire dode ruimte, twee non-invasieve parameters, geevalueerd. De pulmonale
dode ruimte fractie is een simpel, makkelijk te verkrijgen meetwaarde, die doormiddel van een
sensor die direct op de ventilator is aangesloten de stroming, de druk en de CO2 eliminatie meet.
We hebben gevonden dat de dode ruimte fractie licht, maar niet significant, geassocieerd is met
een langere beademingsduur (rs=0.11, P=0.569). Dit was ook niet het geval voor de subgroep
van patiënten niet post-operatief (rs=0.13, P=0.726). Wel is zichtbaar gemaakt dat kinderen met
een hogere dode ruimte fractie en/of alveolaire dode ruimte vaak een langere beademingsduur
hebben. De groep die minder dan 48 uur beademing nodig had respectievelijk een dode ruimte
fractie van 0.36 ten opzichte van 0.47 voor de groep langer dan 48 uur. Daarnaast bleek dat de a
priori kans voor beademing langer dan 48 uur 2.4 keer zo groot is bij een dode ruimte fractie van
>0.40.
Voorgaande studies waarbij de dode ruimte fractie en/of alveolaire dode ruimte is geanalyseerd
bij kinderen en volwassen patiënten met acute longschade, laten zien dat er een associatie is
tussen de klinische uitkomst en de grootte van dode ruimte fractie en alveolaire dode ruimte
(10,13,16). Zo laten Nuckton et al. (10) zien dat de dode ruimte fractie toeneemt bij volwassen
patiënten in de vroege fase van ARDS en dat er een correlatie bestaat tussen de dode ruimte
fractie en mortaliteit. De auteurs benadrukken dat de eliminatie van CO2 maar ook de deficiente
oxygenatie, karakteristieke veranderingen zijn die voorkomen in de vroege fase van ARDS. Er
zijn verschillende hypotheses over welke onafhankelijke mechanisme bijdragen aan de
verhoogde dode ruimte fractie en alveolaire dode ruimte. Een van deze hypotheses is dat de
veranderingen in de dode ruimte fractie veroorzaakt zouden kunnen zijn door schade aan de
longcappilairen door trombotische en inflammatoire mechanismen en de aanwezigheid van
gebieden met een hoge ventilatie/perfusie verhouding (20,40). Hiermee zou de dode ruimte
fractie de pulmonaire vasculaire schade reflecteren. Coss-Bu et al. (16) schrijven de verhoogde
dode ruimte fractie bij kinderen met longschade toe aan een toename van de pulmonaire
vasculaire longschade en aan de toename in metabolische vraag. Kallet et al. (13) tonen dat bij
patiënten met ARDS, de dode ruimte fractie een indicator is voor de efficientie van
gasuitwisseling en een prognostische waarde voor mortaliteit. Volgens Robertson en Swenson
(41), in een artikel over Kallet’s studie, is de verhoging van de dode ruimte fractie bij ARDS
beter te verklaren door een combinatie van “shunt” in de gehele longen met kleine verschillen in
ventilatie/perfusie verhouding dan door geisoleerde regio’s met een hoge ventilatie/perfusie
verhouding.
In de resultaten is verder een negatieve correlatie gevonden tussen de dode ruimte fractie,
leeftijd, gewicht, inspiratietijd en het teugvolume. In de literatuur zijn geen data gevonden die
veranderingen laten zien in de dode ruimte fractie bij kinderen in hun eerste gezonde levensjaar.
De meeste studies met kinderen hebben een zeer diverse studiepopulatie met een groot
22
leeftijdsverschil, van baby’s en kinderen tot adolescenten. Een dode ruimte fractie van 0.35 tot
0.38 is gerapporteerd bij pediatrische perioperatieve patiënten (42-44). Een studie bij
volwassenen laat zien dat dode ruimte proportioneel is tot gewicht, grootte en lichaamsoppervlak
(45). Daarnaast is in de resultaten ook nog een correlatie tussen alveolaire dode ruimte en de
ademhalingsfrequentie. Pearsall et al. (46) laten zien dat indien er een grotere dode ruimte is, de
arteriele CO2 druk verhoogt of dat er compensatie plaatsvindt door een verhoging van de
ademhalingsfrequentie.
De interpretatie van de analyes zou gecompliceerd kunnen zijn door verschillende factoren.
Allereerst is de populatie van kinderen gebruikt voor de analyses erg heterogeen en heeft veel
verschillende karakteristieken. Het is de bedoeling geweest deze verschillen te minimaliseren
door het definieren van inclusie- en exclusiecriterie. Zo hebben we de eerste meting gelimiteerd
tot 24 uur na binnenkomst op de intensive care. Ondanks deze critera zijn de pulmonaire
mechanismen mogelijk toch verschillend bij kinderen die later in deze 24 uur periode zijn
gemeten. Andere limitaties zijn dat de metingen allemaal hebben plaatsgevonden op dezelfde
PICU en met een kleine studiepopulatie. De grootte van de studiepopulatie zou kunnen verklaren
waarom er nog geen significante correlatie is gevonden tussen de uitkomstvariabelen. Door het
meten van de expiratoire CO2 druk op het Y-stuk van het beademingscircuit, zijn de effecten van
het compressievolume geelimineerd (18). Daarnaast is de dode ruimte fractie onafhankelijk van
het teugvolume (11), vooral waneer het teugvolume binnen de grenzen van de longbeschermende
strategie blijft (23). Ook de variatie in PEEP verandert niet significant de dode ruimte fractie
(47,48).
Het voordeel van het gebruik van de dode ruimte fractie als prognostisch middel in de klinische
praktijk zou de bedieningsonafhankelijkheid kunnen zijn. Er is geen expertise noodzakelijk.
Indien de prognostische waarde van de dode ruimte bij kinderen is bevestigd en er een
verbetering plaatsvindt in de precisie van de meting binnen de eerste 48 uur na opname, zou de
dode ruimte meting makkelijk geintroduceerd kunnen worden in de dagelijke routine als een
monitoringshulpmiddel. Deze zouden de artsen kunnen helpen in de keuze over wat het beste
behandelplan bij deze individuele patiënt is. Daarnaast zou de dode ruimte fractie ook in
toekomstige prospectieve studies gebruikt kunnen worden om de effectiviteit van de behandeling
te bepalen bij de ernstige zieke kinderen met acute longschade.
23
10. CONCLUSIE
De uitkomst van deze prospectieve haalbaarheidsstudie laat zien dat voor kinderen met acute
longschade een grotere dode ruimte fractie en/of een grotere alveolaire dode ruimte, mogelijk
voorspellend is voor een langere beademingsduur. Vanwege de beperkte omvang van de
studiepopulatie kunnen er geen harde conclusies getrokken worden. Desalniettemin is het
opmerkelijk te noemen, en is er in de toekomst uitgebreider onderzoek nodig om deze
prognostiche waarde te bevestigen. Het hogere doel zal uiteindelijk zijn de dode ruimte fractie
verlagen met een betere uitkomst als gevolg, door bijvoorbeeld verandering in
beademingsstrategie.
24
11. REFERENTIES
(1) Farias JA, Frutos F, Esteban A, Flores JC, Retta A, Baltodano A, et al. What is the daily practice of mechanical
ventilation in pediatric intensive care units? A multicenter study. Intensive Care Med 2004 May;30(5):918-925.
(2) Randolph AG, Meert KL, O'Neil ME, Hanson JH, Luckett PM, Arnold JH, et al. The feasibility of conducting
clinical trials in infants and children with acute respiratory failure. Am J Respir Crit Care Med 2003 May
15;167(10):1334-1340.
(3) Tremblay LN, Slutsky AS. Ventilator-induced lung injury: from the bench to the bedside. Intensive Care Med
2006 Jan;32(1):24-33.
(4) Nash G, Blennerhassett JB, Pontoppidan H. Pulmonary lesions associated with oxygen therapy and artifical
ventilation. N Engl J Med 1967 Feb 16;276(7):368-374.
(5) Kallet RH. Measuring dead-space in acute lung injury. Minerva Anestesiol 2012 Nov;78(11):1297-1305.
(6) Turner DA, Arnold JH. Insights in pediatric ventilation: timing of intubation, ventilatory strategies, and weaning.
Curr Opin Crit Care 2007 Feb;13(1):57-63.
(7) Jeffries HE, Martin LD. Respiratory physiology. In: Wheeler DS, Wong HR, Shanley TP, editors. The
respiratory tract in paediatric criticall illness and injury: London: Springer-Verlag; 2009. p. 1--12.
(8) Ralph DD, Robertson HT, Weaver LJ, Hlastala MP, Carrico CJ, Hudson LD. Distribution of ventilation and
perfusion during positive end-expiratory pressure in the adult respiratory distress syndrome. Am Rev Respir Dis
1985 Jan;131(1):54-60.
(9) Dantzker DR, Brook CJ, Dehart P, Lynch JP, Weg JG. Ventilation-perfusion distributions in the adult respiratory
distress syndrome. Am Rev Respir Dis 1979 Nov;120(5):1039-1052.
(10) Nuckton TJ, Alonso JA, Kallet RH, Daniel BM, Pittet JF, Eisner MD, et al. Pulmonary dead-space fraction as a
risk factor for death in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2002 Apr 25;346(17):1281-1286.
(11) Kiiski R, Takala J, Kari A, Milic-Emili J. Effect of tidal volume on gas exchange and oxygen transport in the
adult respiratory distress syndrome. Am Rev Respir Dis 1992 Nov;146(5 Pt 1):1131-1135.
(12) Kiiski R, Takala J, Eissa NT. Measurement of alveolar ventilation and changes in deadspace by indirect
calorimetry during mechanical ventilation: a laboratory and clinical validation. Crit Care Med 1991
Oct;19(10):1303-1309.
(13) Kallet RH, Alonso JA, Pittet JF, Matthay MA. Prognostic value of the pulmonary dead-space fraction during
the first 6 days of acute respiratory distress syndrome. Respir Care 2004 Sep;49(9):1008-1014.
(14) Cepkova M, Kapur V, Ren X, Quinn T, Zhuo H, Foster E, et al. Pulmonary dead space fraction and pulmonary
artery systolic pressure as early predictors of clinical outcome in acute lung injury. Chest 2007 Sep;132(3):836-842.
(15) Kinney JM, Askanazi J, Gump FE, Foster RJ, Hyman AI. Use of the ventilatory equivalent to separate
hypermetabolism from increased dead space ventilation in the injured or septic patient. J Trauma 1980
Feb;20(2):111-119.
25
(16) Coss-Bu JA, Walding DL, David YB, Jefferson LS. Dead space ventilation in critically ill children with lung
injury. Chest 2003 Jun;123(6):2050-2056.
(17) Arnold JH, Bower LK, Thompson JE. Respiratory deadspace measurements in neonates with congenital
diaphragmatic hernia. Crit Care Med 1995 Feb;23(2):371-375.
(18) Kallet RH, Daniel BM, Garcia O, Matthay MA. Accuracy of physiologic dead space measurements in patients
with acute respiratory distress syndrome using volumetric capnography: comparison with the metabolic monitor
method. Respir Care 2005 Apr;50(4):462-467.
(19) West J. Respiratory Physiology: The essentials. 8th edition ed.: Lippencott Williams & Williams Philidelpia;
2008. p. 26.
(20) Tomashefski JF,Jr, Davies P, Boggis C, Greene R, Zapol WM, Reid LM. The pulmonary vascular lesions of the
adult respiratory distress syndrome. Am J Pathol 1983 Jul;112(1):112-126.
(21) Greene R, Zapol WM, Snider MT, Reid L, Snow R, O'Connell RS, et al. Early bedside detection of pulmonary
vascular occlusion during acute respiratory failure. Am Rev Respir Dis 1981 Nov;124(5):593-601.
(22) Pinhu L, Whitehead T, Evans T, Griffiths M. Ventilator-associated lung injury. Lancet 2003 Jan
25;361(9354):332-340.
(23) Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the
acute respiratory distress syndrome. The Acute Respiratory Distress Syndrome Network. N Engl J Med 2000 May
4;342(18):1301-1308.
(24) Amato MB, Barbas CS, Medeiros DM, Magaldi RB, Schettino GP, Lorenzi-Filho G, et al. Effect of a
protective-ventilation strategy on mortality in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 1998 Feb
5;338(6):347-354.
(25) Santschi M, Jouvet P, Leclerc F, Gauvin F, Newth CJ, Carroll CL, et al. Acute lung injury in children:
therapeutic practice and feasibility of international clinical trials. Pediatr Crit Care Med 2010 Nov;11(6):681-689.
(26) Kneyber M, DG. Paediatric mechanical ventilation. Netherlands Critical Care 2010;14:255-260.
(27) Plataki M, Hubmayr RD. Should mechanical ventilation be guided by esophageal pressure measurements? Curr
Opin Crit Care 2011 Jun;17(3):275-280.
(28) Slutsky AS, Ranieri VM. Ventilator-induced lung injury. N Engl J Med 2014 Mar 6;370(10):980.
(29) Ashbaugh DG, Bigelow DB, Petty TL, Levine BE. Ashbaugh DG, Bigelow DB, Petty TL, Levine BE. Acute
respiratory distress in adults. The Lancet, Saturday 12 August 1967. Crit Care Resusc 2005 Mar;7(1):60-61.
(30) Pepe PE, Hudson LD, Carrico CJ. Early application of positive end-expiratory pressure in patients at risk for
the adult respiratory-distress syndrome. N Engl J Med 1984 Aug 2;311(5):281-286.
(31) Weisman IM, Rinaldo JE, Rogers RM. Current concepts: positive end-expiratory pressure in adult respiratory
failure. N Engl J Med 1982 Nov 25;307(22):1381-1384.
(32) Guerin C. The preventive role of higher PEEP in treating severely hypoxemic ARDS. Minerva Anestesiol 2011
Aug;77(8):835-845.
26
(33) Tusman G, Sipmann FS, Bohm SH. Rationale of dead space measurement by volumetric capnography. Anesth
Analg 2012 Apr;114(4):866-874.
(34) Macklem PT. Airway obstruction and collateral ventilation. Physiol Rev 1971 Apr;51(2):368-436.
(35) Bodeyn EA. Development and growth of the airways. In: Hodson WA, editor. Development of the lung: New
York, Marcel Dekker; 1977.
(36) Halfaer MA, Nichols DG, Rogers MC. Developmental physiology of the respiratory system. In: Rogers MC,
editor. Textbook of Pediatric intensive care. 3rd ed.: Baltimore: Williams & Wilkins; 1996. p. 100.
(37) Agostini E. Volume-pressure relationships to the thorax and lung in the newborn. : J Appl Physiol; 1959. p.
14;909--913.
(38) Mansell A, Bryan C, Levison H. Airway closure in children. J Appl Physiol 1972 Dec;33(6):711-714.
(39) Fletcher R, Jonson B, Cumming G, Brew J. The concept of deadspace with special reference to the single
breath test for carbon dioxide. Br J Anaesth 1981 Jan;53(1):77-88.
(40) Bachofen M, Weibel ER. Alterations of the gas exchange apparatus in adult respiratory insufficiency associated
with septicaemia. Am Rev Respir Dis 1977 Oct;116(4):589-615.
(41) Robertson HT, Swenson ER. What do dead-space measurements tell us about the lung with acute respiratory
distress syndrome? Respir Care 2004 Sep;49(9):1006-1007.
(42) Burrows FA. Physiologic dead space, venous admixture, and the arterial to end-tidal carbon dioxide difference
in infants and children undergoing cardiac surgery. Anesthesiology 1989 Feb;70(2):219-225.
(43) Hulse MG, Lindahl SG, Hatch DJ. Comparison of ventilation and gas exchange in anaesthetized infants and
children during spontaneous and artificial ventilation. Br J Anaesth 1984 Feb;56(2):131-135.
(44) Lindahl SG, Yates AP, Hatch DJ. Relationship between invasive and noninvasive measurements of gas
exchange in anesthetized infants and children. Anesthesiology 1987 Feb;66(2):168-175.
(45) Puri GD, Singh H, Kaushik S, Jindal SK. Physiological deadspace during normocapnic ventilation under
anaesthesia. Anaesth Intensive Care 1999 Apr;27(2):159-163.
(46) Pearsall MF, Feldman JM. When does apparatus dead space matter for the pediatric patient? Anesth Analg
2014 Apr;118(4):776-780.
(47) Beydon L, Uttman L, Rawal R, Jonson B. Effects of positive end-expiratory pressure on dead space and its
partitions in acute lung injury. Intensive Care Med 2002 Sep;28(9):1239-1245.
(48) Blanch L, Lucangelo U, Lopez-Aguilar J, Fernandez R, Romero PV. Volumetric capnography in patients with
acute lung injury: effects of positive end-expiratory pressure. Eur Respir J 1999 May;13(5):1048-1054.
27
12. BIJLAGEN
12.1 BIJLAGE 1: WERKLIJST
Pediatric Dead Space Measurements
Actual Weight (kg) ________ Gender (M / F) ________
Tube - size (mm) _________ Patient – circuit (large / small) ___________
Tube – position (oral / nasal) _________ Circuit compliance (ml/cmH2O) __________
Tube – depth (mm) _________ Date and time start ventilation _________
Date and time end ventilation __________Duration(h) ______
Day Date Time Mode Ventilator settings Dead space variables Oxygen Hemodynamics
PIP Pmean PEE
P
Vt-e Tinsp FiO2 RR Cdyn
(kg)
Vd/V
t
(%)
VD
phys
VD
alv
EtC
O2
PaCO
2
VCO
2
SpO
2
PaO
2
HR CVP BPmean NMB
1
2
3
4
5
Chest radiograph (date) _______ # of infiltrates: 1 / 2 / 3 / 4 Bilateral? Y or N
Investigator: ________
Date:_______
Time:_________
Patient Sticker
29
Notes:______________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________
_
Diagnose:_____________________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________
Inclusion Exclusion
Acute lung injury Congenital/required
>3kg Arterial
line
Infiltrates PEEP
>5cm H20
FiO2
>0.40
Admissio
n NICU
Premature NM C
Z
Nervus Phr. Paralyse
Diaphragm
Uncorrected
Heart disease
Prim. Pulmonal
hypertension
Glasgow
<8 j/n # bilateral
Medication
PRISM III PIM II Duration PICU Died y/n Sedatives Analgesics