de intensivist

Samenvatting

Niet-gedetecteerde expiratoire flowbeperking (EFL) kan aanzienlijke klinische gevolgen hebben bij invasief beademde patiënten. In dit case report wordt een unieke oorzaak, de diagnostiek en behandeling van EFL beschreven.

Inleiding

Invasieve beademing bij patiënten met EFL is een complexe uitdaging en vraagt om kennis van fysiologie. Hoewel ‘klassieke’ EFL meestal in de kleine luchtwegen voorkomt, presenteren wij hier een ernstige vorm van EFL als gevolg van een mechanische obstructie van buiten de grote luchtwegen. Vervolgens beschrijven we de aanpak voor het identificeren en behandelen van EFL.

Casus

Een vier maanden oude zuigeling werd opgenomen op onze PICU wegens een virale pneumonie en beademd in een volumegecontroleerde modus met een ademhalingsfrequentie van 36/min. Vanwege hoge plateaudrukken en intrinsieke PEEP (PEEPi) werd de transpulmonale druk bepaald met behulp van een oesophagusballon ter optimalisatie van de beademingsinstellingen.[1, 2]

Bij een stapsgewijze verhoging van de PEEP (van 0 naar 15 cmH₂O) werd een opvallende daling van de plateaudruk en totale PEEP waargenomen, evenals een verbetering van de compliantie van het respiratoire systeem (figuur 1). Vanwege de extreem hoge luchtwegdrukken (PEEPi van 23 cmH₂O, plateaudruk van 39 cmH₂O) met een goede reactie op extrinsieke PEEP werd een bronchoscopie verricht, waarbij het vermoeden van collaps van de trachea werd bevestigd. Een CT-angiografie van de arteriën onder verschillende PEEP-niveaus (figuur 1) toonde een dubbele aortaboog, die de distale trachea volledig omsloot en comprimeerde. (figuur 2) Tijdens het verhogen van de PEEP, was er een afname van de collaps van de distale trachea, wat onze bevindingen met oesofagusmanometrie verklaarde (figuur 1). De patiënt onderging een chirurgische correctie, waarna succesvolle extubatie plaatsvond na veertien dagen.

Figuur 1 (A, C en E) Computertomografische (CT) beelden met contrast van de thorax. Een distale trachea vernauwing (rode pijl) ter hoogte van de splitsing van de aorta ascendens bij een dubbele aortaboog is zichtbaar. (B, D en F) Weergave van de flow, luchtwegdruk, oesophagus druk en transpulmonale druk (= plateaudruk – oesophagus druk). Cardiale oscillaties zijn zichtbaar in de oesophagus drukgolven als kleine, frequente golven. (A-B) PEEP 0 cmH₂O: Plateaudruk van 39 cmH₂O, PEEPi van 23 cmH₂O en een tracheale diameter van 1,3 mm. (C-D) PEEP 10 cmH₂O: Vergelijkbare plateaudrukken (38 cmH₂O) en daling PEEPi naar 12 cmH₂O met een toename van de distale trachea diameter tot 1,9 mm. (E-F) PEEP 15 cmH₂O: Daling van plateaudruk naar 30 cmH₂O en een PEEPi van 5 cmH₂O, met een significante toename van de tracheale diameter (2,3 mm). EFL = expiratoire flowlimitatie, PEEPi = intrinsieke PEEP.

Figuur 2 (A–D) CT-angiografie met driedimensionale volume rendering. (A) Posterior en (B) posterieur-lateraal aanzicht: de aorta ascendens ontspringt normaal en splitst zich in twee takken, een linker aortaboog (LAA) en een rechter aortaboog (RAA), die achter samenkomen en de aorta ascendens (Desc.Ao) vormen. Dit resulteert in een (C en D) vasculaire ring die de trachea comprimeert. Vanuit de linker (L) aortatak ontspringen de linker arteria subclavia (LSA), de linker arteria carotis communis (LCCA) en de linker arteria vertebralis (LVA). De rechter (R) aortatak geeft oorsprong aan de rechter arteria carotis communis (RCCA), de rechter arteria subclavia (RSA) en de rechter arteria vertebralis (RVA).

Bespreking

Respiratoire insufficiëntie bij patiënten met een obstructieve longaandoening wordt gekenmerkt door EFL. EFL is een dynamische aandoening waarbij de expiratoire flow bij een bepaald longvolume niet toeneemt, ondanks een stijgende expiratoire driving pressure, hetgeen kan leiden tot dynamische hyperinflatie.[3] Hierbij blijft de alveolaire druk gedurende de hele expiratie positief door een onvolledige uitademing, wat leidt tot het ontstaan van PEEPi.[4] Een hoge PEEPi kan de hemodynamiek nadelig beïnvloeden[5] en de ademarbeid vergroten van patiënten met een geassisteerde beademingsmodus.[6, 7] EFL wordt vaak waargenomen bij patiënten met astma, chronic obstructive pulmonary disease (COPD), bronchiolitis, acuut respiratoir distress syndroom (ARDS) en obesitas, ten gevolge van de verhoogde collapsneiging van de kleine luchtwegen.

Men dient bedacht te zijn op EFL indien een patiënt passief beademd wordt en de volgende fenomenen aanwezig zijn:

1. Persisterende expiratoire flow

In het begin van de expiratie wordt vaak een scherpe expiratoire flowpiek waargenomen (“omgekeerde kerktoren”, figuur 3), die overeenkomt met de uitademing via de tube en de grotere luchtwegen. Vervolgens vindt vertraagde lediging van de longen plaats door een gecollabeerde distale luchtweg, wat resulteert in een lage flow gedurende de rest van de expiratie. Wanneer er nog steeds expiratoire flow aanwezig is voorafgaand aan de volgende ademteug, treedt luchtinsluiting (“airtrapping”) op (figuur 3).

Figuur 3
Flow-tijd curve van een patiënt met een expiratoire flowlimitatie.
De expiratoire curve (rood) heeft de vorm van een “omgekeerde kerktoren”. PEEPi = intrinsieke PEEP.

2. De aanwezigheid van PEEPi

Snelheid van passieve expiratie is afhankelijk van de tijdconstante (compliantie × weerstand). PEEPi ontstaat wanneer de tijdconstante hoog is (als gevolg van de onderliggende longaandoening) en de expiratietijd te kort is. PEEPi kan dan worden verminderd door de expiratietijd te verlengen, de tijdconstante te verlagen (bijvoorbeeld door de expiratoire weerstand te verminderen) of het ademminuutvolume te reduceren.[3]

Hoewel PEEPi kan wijzen op EFL, zijn aanvullende testen nodig om EFL te bevestigen (figuur 4). Bij passief beademde patiënten wordt PEEPi gemeten via een expiratoire occlusietest (PEEPi = PEEP_totaal – PEEP_extrinsiek). PEEPi kan worden overschat door expiratoire spieractiviteit, bij bijvoorbeeld onvoldoende sedatie.[8] Onderschatting van PEEPi kan optreden in het geval van een te korte occlusiemanoeuvre, derhalve wordt een minimale occlusieduur van twee seconden aanbevolen.[9] Bij beademde patiënten met een laag ingestelde beademingsfrequentie (bijvoorbeeld astmatische patiënten), waarbij ten gevolge van obstructieve luchtwegen sommige longunits niet kunnen communiceren met de proximale luchtwegen kan ook onderschatting van PEEPi optreden. De alveolaire druk kan afwijken van de gemeten luchtwegdruk tijdens expiratoire occlusie, een fenomeen dat bekend staat als "verborgen PEEPi".[10] Veelal is er in dergelijke gevallen sprake van verhoogde plateaudrukken ten gevolge van hyperinflatie, dit maakt het monitoren van de eind-inspiratoire plateaudrukken als uiting van hyperinflatie in deze gevallen betrouwbaarder dan het monitoren van de PEEPi. Hyperinflatie kan hier het best beperkt worden door het toepassen van extrinsieke PEEP of het verlagen van het teugvolume. Een verdere verlenging van de expiratie kan de luchtwegcollaps verergeren en leiden tot verdere stijging van de plateaudrukken. In alle gevallen dient gestreefd te worden naar plateaudrukken <30 cmH₂O met teugvolumina van 6-8ml/kg om een longprotectieve ventilatiestrategie te waarborgen.[11]

Figuur 4
Een PEEP-reductiemanoeuvre in volumegecontroleerde modus, bij een patiënt zonder expiratoire flowlimitatie (EFL) (A) en met EFL (B). De flow-volume curve van ademteug 1 (zwart) en de flow-volumecurve na PEEP-reductie (ademteug 2, rood) worden overlappend weergegeven. Beide ademteugen overlappen elkaar volledig gedurende de gehele expiratie curve in het geval van EFL. EFL = expiratoire flowlimitatie

3. Het fenomeen van de “PEEP-absorber”

PEEP speelt een cruciale rol bij het verminderen van hyperinflatie bij EFL-patiënten. EFL wordt vermoed wanneer extrinsieke PEEP niet leidt tot een proportionele toename van de totale PEEP, een fenomeen genaamd “PEEP-absorber”.[12] Extrinsieke PEEP zal in deze gevallen dus de PEEPi verlagen. In de volumegecontroleerde setting zal dan ook geen proportionele stijging van luchtwegdrukken waarneembaar zijn bij het ophogen van de PEEP. Sommige patiënten, zoals onze casus (figuur 1), vertonen zelfs een extreem “PEEP-absorber” gedrag met een ‘paradoxale’ reactie; naast een afname in de PEEPi, is er ook een afname van de totale PEEP en plateaudruk.[13] Deze patiënten profiteren van extrinsieke PEEP, omdat de luchtwegcollaps en hyperinflatie vermindert, hetgeen bij circa 1 op de 3 patiënten het geval is.[12] Bij elke patiënt met verdenking op een EFL dient daarom een extrinsieke PEEP titratie te worden uitgevoerd waarbij gestreefd wordt naar de laagste PEEPi en plateaudruk. Stijging van de plateaudrukken bij PEEP-applicatie zijn vooral beschreven bij patiënten zonder EFL.[12-14]. PEEP-titratie lijkt veilig zolang de extrinsieke PEEP maximaal op ≈80% van het PEEPi-niveau is ingesteld, hierbij is het onwaarschijnlijk dat dit leidt tot verergering van de hyperinflatie of circulatoire depressie.[14-17]

Er zijn verschillende methoden beschreven om de diagnose van EFL te bevestigen bij beademde patiënten.[3] De meest praktische methode is door het variëren van de expiratoire driving pressure en het vergelijken van de verschillen in expiratoire flow bij twee opeenvolgende ademteugen met hetzelfde longvolume. Dit kan op twee manieren worden uitgevoerd, terwijl de flow-volumecurves op het beademingsscherm worden geregistreerd: 1) Door het verlagen van de PEEP. EFL is aanwezig wanneer de expiratoire flow niet toeneemt bij deze PEEP reductie (figuur 4); 2) Door handmatige compressie van de buik, bijvoorbeeld volgens de methode van Ninane et al.[18] Dit zal de activiteit van de expiratiespieren nabootsten en de expiratoire driving pressure verhogen.[3] Er is sprake van EFL wanneer de expiratoire flow niet toeneemt.[19]

Zodra EFL is gediagnosticeerd, is aanvullende behandeling noodzakelijk om mogelijke complicaties te voorkomen. Naast optimalisatie van extrinsieke PEEP, zoals hierboven beschreven, dient dynamische hyperinflatie zoveel mogelijk te worden verminderd door het verlengen van de expiratoire tijd op de beademingsmachine, o.a. door aanpassing van de ademhalingsfrequentie en I:E ratio. Tevens dient de tijdconstante te worden verlaagd door de luchtwegweerstand te verminderen, zowel in het beademingscircuit als in de patiënt zelf. Een proefbehandeling met bronchodilatoren in een geselecteerde groep patiënten kan een positief effect hebben op de luchtwegweerstand.[20, 21] Ook de longcompliantie kan verbeterd worden (o.a. door verlagen van de teugvolumes). Een (half)zittende houding kan EFL eveneens verminderen.[22, 23] Figuur 5 geeft een overzicht van een gestructureerde aanpak voor de behandeling van EFL.

Figuur 5 Gestructureerde aanpak voor herkennen van expiratoire flowlimitatie en het optimaliseren van de beademing. EFL = expiratoire flowlimitatie, PEEP = Positive End-Expiratory Pressure, PEEPi = intrinsieke PEEP

De wettelijke vertegenwoordigers van de patiënt hebben toestemming gegeven voor de publicatie van deze casus.

De auteurs verklaren dat er geen sprake is van een belangenconflict. Er is geen financiering of financiële steun ontvangen.

Een verkorte versie van het case report is eerder gepubliceerd in: Am J Respir Crit Care Med. 2020 Dec 15;202(12):1707-1709