Mechanical Ventilation: Advanced Ventilator Modes AATS/STS Cardiothoracic Critical Care Symposium AATS Annual Meeting Toronto, Canada April 27th 2014 No Disclosures Aaron M Cheng, MD FACS University of Washington Division of Cardiothoracic Surgery Co‐Director, UWMC Cardiothoracic ICU Seattle, Washington Mechanical Ventilation: SUPPORTIVE NOT THERAPEUTIC  • Airway protection • Support gas exchange • Reduce work of breathing Different Vent Modes: ALL Use Positive Pressure Ventilation • Vent MODES:  Differences  in how PPV is applied • PPV  LUNG INJURY • ALL  VENT MODES CAN  CAUSE LUNG INJURY Mechanical Ventilator Support DIFFERENT VENT MODES PSV NAVA PAV Volume‐AC  Pressure‐AC  PRVC APRV HFOV HFPV Ventilator Basics 4 Phases during Ventilator Cycle Breath Initiation Flow delivery phase Breath termination Expiratory phase Control Variables (Target) • Pressure, Volume/Flow Phase Variables • Trigger—Initiation of inspiratory  phase: Pressure, Flow, or Time • Limit– Sustains inspiratory cycle eg.  Limit flow 50 L/min • Cycle– Ends inspiratory cycle eg. Cycle  at TV 500 ml • Baseline– Usually passive‐‐depends on  airway resistance & lung elastance Conditional Variables IfThen programming eg.  Switching to patient trigger  from machine trigger Assist‐Control (AC):  Most common ICU vent mode • Control: Pressure or Volume • Trigger: (Patient effort & sensitivity)Pressure,  Flow, or  (Machine)Time  • Limit: Pressure, Flow, or Volume  • Cycle: (Machine) Flow, Volume, Pressure, Time Pressure or Volume: Is there a difference? Assist Control‐‐VOLUME Advantages Disadvantages Constant Tidal Volume (Vt) Peak alveolar pressure are  variable‐‐Over distension  risk PaCO2 constant Cannot respond to changes  in ventilator demand‐‐flow  limited Changes in Peak Inspiratory  pressure easy to detect Assist Control‐‐PRESSURE Advantages Disadvantages Peak alveolar pressure is  limited Vt is variable Flow responds to patient PaCO2 can vary Better vent synchrony Decelerating flow waveform • Decelerating flow  waveform – Increased mPaw – Decreased PIP – Improved  oxygenation Rescue Ventilator Modes: APRV Hi Frequency Oscillation Airway Pressure Release Ventilation • “Inverse‐ratio” Bi‐ Level Mode • Maintains Lung  Volume throughout  cycle – CO2 clearance occurs  • Settings – PHigh & PLow with pressure release  & spontaneous  – THigh & TLow breathing APRV: Spontaneous Breathing Reported benefits of APRV • Decreases VILI – Reduces peak airway pressures • Promotes improved aeration at lung bases— where atelectasis commonly occurs • Allows patient to breathe while providing  “OPEN” lung ventilation – Less sedation needed • Improves oxygenation – Higher mean airway pressure (mPaw) The role of APRV • Frequently used in awake patients with  moderate‐severe ARDS – Decreased sedation requirement less vasoactive  requirements • Improved aeration & cardiovascular stability  lost when patient unable to breathe  spontaneously – Can be detrimental in patient with high ventilatory requirements & severe obstructive lung disease • Hyperinflation High alveolar pressure Barotrauma High Frequency Oscillation:  OSCILLATE & OSCAR Multi‐center randomized controlled trials comparing  Adult patients with ARDS to treatment with Conventional  mechanical ventilation versus HFOV OSCILLATE trial terminated early due  to increased in‐hospital mortality in  the HFOV arm (47% versus 35%) OSCAR trial demonstrated no  difference in 30‐day mortality  between groups: HFOV was not  superior Adaptive Ventilator Modes: Adapting the ventilator to the patient (Better synchrony through technology) Increasing Ventilator Assistance PAV NAVA Pressure Support Increasing  Patient Effort Proportional Assist Ventilation (PAV) • Adaptive mode:  Delivers ventilator “breath”  proportional to patient’s instantaneous effort – Airway pressure delivered is NOT CONSTANT  Differs from Pressure Support – “Breath” delivered depends on Patient’s  respiratory mechanics & set level of assistance (0‐ 100%) to respiratory muscles • Referred to as “POWER STEERING” Vent Mode Proportional Assist Ventilation Drawback: difficult to learn to use Neurally Adjusted Ventilator Assist  (NAVA) • Partial vent support mode • Pressure controlled • Pressure delivered proportional to diaphragm electrical  activity • Trigger and cycle set to electrical activity of  diaphragm • Can be applied with non‐invasive ventilation Neural Adjusted Synchrony Improvement in Patient‐Vent  Synchrony NAVA PSV PCV Pediatric Research (2012)  72, 194–20 Summary: Take Home Points • All mechanical ventilator modes can cause  lung injury (VILI) • No conclusive evidence that “advanced  ventilator modes” are superior to Assist  Control in ARDS mortality • New vent technologies try to adapt the  ventilator to the patient  • The BEST VENT MODE is the one you and your  team is most comfortable using ... • ALL  VENT MODES CAN  CAUSE LUNG INJURY Mechanical Ventilator Support DIFFERENT VENT MODES PSV NAVA PAV Volume‐AC  Pressure‐AC  PRVC APRV HFOV HFPV Ventilator Basics 4 Phases during Ventilator Cycle... Mechanical Ventilation: SUPPORTIVE NOT THERAPEUTIC  • Airway protection • Support gas exchange • Reduce work of breathing Different Vent Modes: ALL Use Positive Pressure Ventilation • Vent MODES:   Differences ... No conclusive evidence that  advanced ventilator modes  are superior to Assist  Control in ARDS mortality • New vent technologies try to adapt the  ventilator to the patient  • The BEST VENT MODE is the one you and your