Mechanische Ventilation

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Mechanische Ventilation

• Kathleen Donnely, MD
• Albany Medical College
• Albany, NY
• Michael Kelly, MD
• Maimonides Medical Center
• Brooklyn, NY
• Norbert Lutsch, FA IP
• Ostschweizer Kinderspital St.Gallen
• (Übersetzung ins Deutsche / Ergänzungen)

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Einleitung

• Indikationen
• Grundlagen Anatomie und Physiologie
• Ventilationsmodi
• Wahl der Modi und Einstellungen
• Häufige Probleme
• Komplikationen
• Weaning and Extubation

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Indikationen

• Respiratorische Störungen
• Apnoe / Respiratorischer Arrest
• Inadäquate Ventilation (akut vs. chronisch)
• Inadäquate Oxygenation
• Chronisch respiratorische Insuffizienz mit
  Gedeihstörung (FTT)

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Indikationen

• Kardiale Insuffizienz
• Verringerung der Atemarbeit
• Reduzierung des O² Verbrauchs
• Neurologische Dysfunktion
• Zentrale Hypoventilation / häufige Apnoe
• Komatöse Patienten, GCS lt 8
• Atemwegs protektiv

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Anatomische Grundlagen

• Obere Luftwege
• Befeuchtung der inhalierten Gase
• Stelle des größten Atemwiderstandes
• Untere Luftwege
• Zuleitende Atemwege (Anat. Totraum)
• Resp. Bronchiolen
• Alveolen (Gasaustausch)

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Physiologische Grundlagen

• Negativer Druckkreißlauf
• Gradient zwischen Mund und Pleuralraum ist die
  treibende Kraft
• Benötigt, um den Widerstand zu überwinden
• Offenhalten der Alveolen
• Überwinden elastischer Rückstosskräfte
• Balance zwischen elastischer Rückstosskräfte
  des Brustkorbes und der Lunge

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Grundlagen Physiologie
http//www.biology.eku.edu/RITCHISO/301notes6.htm
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Normale Druck-Volumenbeziehung in der Lunge
http//physioweb.med.uvm.edu/pulmonary_physiology
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Ventilation

• Kohlendioxid
• PaCO2 k Metabolische Produktion
  Alveoläre Minutenventilation
• Alv. MV Resp. Freq. Effektives Tidalvol.
• Effektives TV TV - Totraum
• Totraum anatomisch physiologisch

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Oxygenation

• Sauerstoff
• Minutenventilation ist die Menge frisches Gas,
  welches in die Alveolen gelangt
• Der O² Partialdruck in den alveolen (PAO2) ist
  die treibende Kraft für den Gasaustausch durch
  die Alveo-Kapilläre Membran
• PAO2 (Atmos. Druck - WasserdampfFiO2) -
  PaCO2 / RQ
• Perfundiere Alveolen, die gut ventiliert sind
• Nach 1/3 des Weges durch die Kapillare ist das Hb
  voll gesättigt

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Oxygenation
http//www.biology.eku.edu/RITCHISO/301notes6.htm

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CO2 vs. O2
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Abnormer Gasaustausch

• Gründe für Hypoxämie
• Alveoläre Hypoventilation
• V/Q mismatch
• Shunt
• Diffusionsstörung

• Gründe für Hyperkapnie
• Alveoläre Hypoventilation
• V/Q mismatch

Wegen der unterschiedlichen Löslichkeit von O2
und CO2 und deren verschiedener
Dissoziationskurven, resultieren Shunt und
Diffusionsstörungen nicht zwangsläufig in einer
Hyperkapnie.
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Gasaustausch

• Hypoventilation und V/Q mismatch sind die
  häufigsten Ursachen des abnormen Gasaustausches
  auf einer PICU (Päd.IPS)
• Korrigiere Hypoventilation -gt erhöhe MV
• Korrigiere V/Q mismatch -gt erhöhe die Fläche der
  ventilierten Lunge oder verbessere die Perfusion
  der Gebiete, die ventiliert werden

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Mechanische Ventilation

• Auf was können wir einwirken
• Minutenventilation (erhöhe Freq. / Tidalvolumen)
• Druckgradient A-a Gleichung (erhöhe atm.Druck,
  FiO2, erhöhe Ventilation, ändere RQ)
• Austauschfläche Lungenvolumen für Ventilation
  (Volumevergrösserung durch Druckerhöhung, d.H.,
  Mean Airway Pressure)
• O2 Löslichkeit ?Perfluorcarbon?

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Mechanische Ventilation

• Ventilatoren verabreichen Gas mit einem
  bestimmten Druck. Die Menge des Gases kann durch
  Zeit, Druck, oder Volumen begrenzt werden. Die
  Dauer der Gasverabreichung kann durch Zeit,
  Druck, oder Flow bestimmt werden

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Nomenklatur

• Atemwegsdrücke
• Peak Inspiratory Pressure (PIP)
• Positive End Expiratory Pressure (PEEP)
• Pressure above PEEP (PAP or ?P)
• Mean airway pressure (MAP)
• Continuous Positive Airway Pressure (CPAP)
• Inspirationszeit oder IE Ratio
• Tidalvolumen Menge an Gaszufuhr / Atemzug

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Beatmungsformen

• Beatmungsmodi
• Jeder Atemzug wird vom Ventilator voll
  unterstützt
• Bei den klassischen Modi waren die Patienten
  nicht in der Lage zu selber zu atmen, von den
  voreingestellten Beatmungshüben einmal
  abgesehen..
• Bei neueren Modi arbeiten die Ventilatoren mit
  assistierenden Modi, mit minimaler Eintstellrate
  und alle getriggerten Atemzüge über dieser Rate
  werden voll unterstützt z.B. ASB.

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Beatmungsformen

• IMV Modi Intermittent Mandatory Ventilation Modi
  Atemzüge über der eingestellten Rate werden
  nicht unterstützt
• SIMV Der Vent. synchronisiert IMV-Atemzüge mit
  der Spontanatmung des Patienten
• Pressure Support Vent. verabreicht
  Druckunterstützung bis zum voreingestellten Druck
  oder Volumen, aber keine feste Frequenz

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Beatmungsformen

• Wann immer ein Atemzug vom Ventilator unterstützt
  wird, ungeachtet des Modus, wird die
  Unterstützung entweder vom Druck oder dem Volumen
  Limitiert.
• Volumenlimitiert Tidalvolumen einstellen!
• Drucklimitiert PIP oder PAP einstellen!

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Druck Volumenbeziehung

• Ist das Volumen vorgegeben, variiert der
  Druck..ist der Druck vorgegeben, variiert das
  Volumen..
• .entsprechend der Compliance...
• COMPLIANCE
• ? Volumen / ? Druck

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Compliance
Burton SL Hubmayr RD Determinants of
Patient-Ventilator Interactions Bedside Waveform
Analysis, in Tobin MJ (ed) Principles Practice
of Intensive Care Monitoring
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Assist-Regelung, Volumen
Ingento EP Drazen J Mechanical Ventilators, in
Hall JB, Scmidt GA, Wood LDH(eds.) Principles
of Critical Care
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IMV, volumenlimitiert
Ingento EP Drazen J Mechanical Ventilators, in
Hall JB, Scmidt GA, Wood LDH(eds.) Principles
of Critical Care
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SIMV, volumenlimitiert
Ingento EP Drazen J Mechanical Ventilators, in
Hall JB, Scmidt GA, Wood LDH(eds.) Principles
of Critical Care
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Control vs. SIMV

• Kontrollierte Modi
• Jeder Atemzug wird voll unterstützt, ungeachtet
  des Triggers
• Über Frequenz kann nicht geweant werden
• Agitierte Patienten können hyperventilieren
• Mögl. Pat/Vent asynchronisierung verlangt
  üblicherweise Sedation /- Paralyse

• SIMV Modus
• Vent versucht mit Eigenatmung des Pat zu
  synchronisieren
• Patient nimmt dazwischen eigene Atemzüge (/-
  PS)
• Potentiell erhöhte Atemarbeit
• Pat/Vent asynchronisierung möglich

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Einteilung der Beatmungsformen
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Druck vs. Volumen

• Druckbegrenzt
• FiO2 und MAP einstellen (oxygenation)
• Einfluss auf die Ventilation ist trotzdem möglich
  (Frequenz, PAP)
• Dezellerierendes flow-muster ( PIP bei gleichem
  Vt)

• Volumenbegrenzt
• Minutenventilation einstellen
• Einfluss auf Oxygenation ist trotzdem möglich
  (FiO2, PEEP, I-time)
• Konstantes Flow- muster

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Druck vs. Volumen

• Druck Falle
• Plötzliche Veränderung des Volumens bei
  veränderter Lungencompliance
• Kann zu Hypoventilation oder Lungenüberblähungen
  führen
• Bei akuter ETT Obstruktion wird ein geringeres
  Tidalvolumen verabreicht

• Volumen Falle
• Kein PIP Limit per se (üblicherw. Haben Vent ein
  oberes Drucklimit)
• Konstanter Flow produziert höhere PIP bei
  gleichem Tidalvolumen, verglichen mit
  Druckkontrollierten Modi

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Trigger

• Wie weiß der Ventilator wann er einen Atemhub
  auslösen muß? - Trigger
• Atemanstrengung des Pat.
• Verstrichene Zeit
• Die Atembemühung des Pat. kann als Druck oder
  Flowänderung gemessen werden (im Messkreislauf)

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Wegleitung gefällig??

• Druckunterstützung
• Trigger Der Ventilator braucht eine bestimmte
  Atemarbeit vom Patienten
• Kann Atemarbeit verringern, indem für
  getrig-gerte Atemzüge Flow während der
  Inspiration verabreicht wird
• Kann bei spontanen Atemzügen im IMV Modus oder
  als stand alone Modus (CPAP) gegeben werden
• Ist Flow-gesteuert

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Fortschrittliche Modi

• Pressure-Regulated Volume Control (PRVC)
• Volume Support
• Inverse Ratio (IRV) oder Airway-Pressure Release
  Ventilation (APRV)
• Bilevel (BIPAP)
• HFOV

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Fortschrittliche Modi

• PRVC
• Dieser Modus liefert ein voreingestelltes
  Tidalvolumen mit jedem Atemzug mit dem niedrigst
  möglichen Spitzendruck. Nutzt dabei ein
  dezellerierendes Flowmuster, was dadurch zu
  weniger Lungenverletzungen führt.

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Fortschrittliche Modi

• Volumenunterstützung
• Äquivalent zum smart pressure support
• Setze ein Ziel Tidalvolumen fest
• Der Vent überwacht das verabreichte Volumen und
  regelt die Druck-unterstützung, um das Ziel mit
  den von uns eingestellten Limiten zu erreichen.

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Fortschrittliche Modi

• Airway Pressure Release Ventilation
• Kann beschrieben werden, als gäbe man dem
  Pattienten zwei versch. Level von CPAP
• Einzustellen sind hoher und tiefer Druck mit
  release time
• Die Länge des hohen Drucks ist üblicher-weise
  grösser als die des tiefen Drucks

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Fortschrittliche Modi
Kurzfristige Druckentlastung Von einem CPAP-Niveau
Lungenvolumina sind kleiner, gedacht Für
alveoläre Rekrutierung
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Fortschrittliche Modi

• Inverse Ratio Ventilation
• Pressure Control Mode
• IE gt 1
• Kann den MAP ohne PIP erhöhen verbessert die
  Oxygenation und limitiert Barotraumata
• Signifikantes Risiko für Air Trapping
• Patient muß wahrscheinlich tief sediert und
  möglicherweise auch relaxiert werden

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Fortschrittliche Modi

• Hochfrequenzoszillatorventilation
• Extrem hohe Frequenzen (Hz 60/min)
• Tidalvolumina lt anatomischer Totraum
• Einstellen Titrieren des Mean Airway Pressure
• Amplitude äquivalent zu Tidalvolumen
• Mechanismus des Gasaustauschs unklar
• Traditionelle Rescue Therapie
• Aktive Expiration

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Fortschrittliche Modi

• Hochfrequenzoszillatorventilation
• Patient sollte relaxiert sein
• Häufiges Absaugen durch Volumenverlust beim
  Diskonnektieren des Patienten vom Oszillator
  nicht praktikabel??
• Erhöhte Dekubitusgefährdung, da Patient nicht
  regelmässig gelagert werden kann??
• Lagern und Absaugen, wie Patientenzustand es
  zulässt

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Fortschrittliche Modi

• Non Invasive Positive Pressure Ventilation
• Verabreicht PS und CPAP via eng sitzender Maske
  (BiPAP bi-level positive airway pressure)
• Sicherheitsfrequenz einstellbar
• Sedation kann noch immer nötig sein

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Starteinstellungen

• Drucklimitiert
• FiO2
• Rate/Frequenz
• T-insp / IE ratio
• PEEP
• PIP oder PAP

• Volumenlimitiert
• FiO2
• Rate/Frequenz
• T-insp / IE ratio
• PEEP
• Tidalvolumen

Diese Einstellungen beziehen sich auf Zeit
ge-steuerte Ventilatoren. Flow gesteuerte
Ventilatoren werden in der Pädiatrie kaum benutzt
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Starteinstellungen

• Einstellungen
• Frequenz Starte mit normalen Frquenzen, 15 für
  Jugendliche/ Kinder, 20-30 Babies /Kleinkinder
• FiO2 100 und entwöhne nach unten
• PEEP 3-5
• Kontrollierte Beatmung (A/C) oder unterstützend
  (SIMV)
• Modi ?

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Die Wahl der Mittel

• Drucklimitiert
• FiO2
• Frequenz
• T-insp
• PEEP
• PIP

• Volumenlimitiert
• FiO2
• Frequenz
• Tidalvolumen
• PEEP
• T-insp

MV
MAP
Tidalvolumen ( MV) variiert
PIP ( MAP) variiert
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Anpassungen

• bezüglich Oxygenation, justiere
• FiO2
• PEEP
• T-insp
• PIP

• bezüglich Ventilation, justiere
• Frequenz
• Tidalvolumen

MV
MAP
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Einstellungen

• PEEP
• wird eingesetzt, um alveolären Kollaps in der
  End-Expiration zu verhindern oder um kollabierte
  Lungenareale zu rekrutieren kann auch die
  Funktion eines Stents haben z.B. Tracheomalazie

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Aber...

• Ist es wirklich so simpel ?
• Den Peep zu erhöhen, kann den Totraum
  vergrössern, das HMV verringern, V/Q Mismatch
  begünstigen
• Die Atemfrequenz zu erhöhen, kann zu dynamischer
  Hyperinflation (auto-PEEP) führen, was eine
  Verschlechterung der Oxygenation und Ventilation
  bewirkt

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Problemmanagement

• Funktioniert meine Beatmungstherapie?
• Schaue den Patienten an !!
• Höre deinem Patienten zu !!
• Pulsoxy, ABGA, EtCO2
• Thorax Rx
• Ventilator prüfen (PIP exp.Vte Alarme)

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Problemmanagement

• Bestehen Zweifel, diskonnektiere den Patienten
  vom Ventilator und beginne zu bebeuteln.
• Bebeutle mit 100 O2.
• Dies schließt den Ventilator als Problem- Ursache
  aus.
• Bebeuteln von Hand kann helfen, die
  Patientencompliance zu messen

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Problemmanagement

• Atemwege zuerst Liegt der ETT noch richtig?
  Einseitig beatmet?
• Beatmung danach Hebt sich die Brust? AGs
  vorhanden und seitengleich?
• Veränderungen? Atelektasen, Bronchospasmus,
  Pneumothorax, Pneumonie?
• Kreislauf Schock? Sepsis?

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Problemmanagement

• Nun, es klappt noch immer nicht..
• Richtige Einstellungen ? Richtiger Modus ?
• Sollte der Ventilator mehr Arbeit leisten ?
• Patient unfähig dies zu tun
• Ursächliches Problem verschlechtert (neues
  Problem?)
• Luftleck?
• Muss der Patient tiefer sediert werden ?
• Sollte der Patient extubiert werden ?
• Ventilatoren sind auch nur Menschen..(funzt Er ?)

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Problemmanagement

• Patient - Ventilator Interaktion
• Ventilator sollte Atemanstrengungen des Patienten
  erkennen (Trigger)
• Ventilator muß Patientenanspruch genügen
  (Antwortzeit)
• Ventilator darf Patientenanstrengung nicht
  beeinträchtigen (Synchronisation)

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Problemmanagement

• Verbessern der Ventilation und/oder Oxygenation
• Frequenzerhöhung (oder verringern bei
  Air-Trapping)
• Vt/PAP erhöhen um Tidalvolumen zu erhöhen
• Peep erhöhen ( Alveoläres Recruitment )
• Pressure Support erhöhen und/oder Sedation
  verringern um Spontanaktivität zu erhöhen

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Kleinere Erwartungen

• Permissive Hyperkapnie
• Akzeptiere höhere PaCO2s im Austausch für
  geringere Spitzendrücke
• PH kann mittels NaBic oder anderen Puffern
  korrigiert werden
• Permissive Hypoxämie
• Akzeptiere ein PaO2 von 55-65 SaO2 88-90 im
  Austausch für geringeres FiO2 (lt.60) und PEEP
• Sauerstoffgehalt kann beibehalten werden, mit
  Hämatokritwerten gt 30

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Adjuvante Therapien

• Bauchlage
• Re-expandiert kollabierte dorsale Lungenareale
• Der Brustkorb hat eine vorteilhaftere Compliance
  Kurve in Bauchlage
• Das Herz bewegt sich weg von den Lungen
• Daraus resultiert gewöhnlich eine bessere
  Oxygenation
• Pflege ist erschwert (Absaugen, Rea, Dekubiti)
  aber nicht unmöglich
• Nicht jede Verbesserung ist von Dauer oder stellt
  sich beim ersten Versuch ein

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Adjuvante Therapien

• iNO Inhalation
• Vasodilator mit kurzer Halbwertszeit kann über
  ETT verabreicht werden
• Dilatiert Blutgefäße die ventilierte Alveolen
  versorgen und verbessert so V/Q
• Hat keine systemische Wirkung da schnelle
  Inaktivierung bei Bindung an Haemoglobin
• Verbessert die Oxygenation aber nicht den Outcome

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Komplikationen

• Ventilator Induzierte Lungenverletzung (VALI)
• Sauerstofftoxizität
• Barotrauma / Volutrauma
• Spitzendruck
• Plateaudruck
• Scheerkräfte (Hohe Tidalvolumina)
• PEEP

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Komplikationen

• Kardiovaskuläre Komplikationen
• schlechterer venöser rückfluß zum re. Herz
• Verschieben des Interventrikulären Septum
• verminderter linksseitige Nachlast (gut)
• Veränderte rechtsseitige Nachlast
• Resultat..vermindertes HMV (üblicherweise, nicht
  immer und oft bemerken wir es nicht einmal)

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Komplikationen

• Andere Komplikationen
• Ventilator Assoziierte Pneumonie
• Sinusitis
• Analgosedierung
• Risiken assoziierter Geräte (ZVK, Arterie)
• Ungeplante Extubation

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Extubation

• Weaning
• Ist die Ateminsuffizienz verschwunden oder
  verbessert ?
• Ist der Patient ausreichend Oxygeniert und
  Ventiliert ?
• Kann das Herz die vermehrte Atemarbeit tolerieren?

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Extubation

• Weaning
• Reduziere den PEEP (4-5)
• Reduziere die Frequenz
• Reduziere den PIP (nach Bedarf)
• Was wir tun ist reduzieren was der Vent macht und
  sehen, ob der Patient die Differenz übernehmen
  kann.

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Extubation

• Extubation
• Kontrolle der Atemwegsreflexe
• Freie obere Atemwege (Luftleck um Tubus?)
• Minimaler Sauerstoffbedarf
• Minimale Frequenz
• Minimiere Druckunterstützung (0-10/ASB)
• Wacher Patient