De associatie tussen de dode ruimte en de

beademingsduur bij mechanisch beademde

kinderen met acute longschade

Naam student: Britt Houwen

Studentnummer: s1981676

Mailadres: b.b.s.l.houwen@student.rug.nl

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