Mechanical Ventilation

Title Page......Page 2
Copyright Page......Page 3
Dedication......Page 5
Brief Contents......Page 6
Contents......Page 7
Foreword......Page 24
Preface......Page 25
How to Use This Text......Page 27
Note from the Authors......Page 35
Acknowledgements......Page 37
Contributing Authors......Page 38
Reviewers......Page 41
Chapter 1 Introduction to Critical Respiratory Care......Page 43
Overview......Page 46
Critical Respiratory Care......Page 47
Types of Intensive Care Units......Page 50
Patients......Page 53
Personnel......Page 56
Intensive Care Unit Design......Page 61
Other Units......Page 64
Review of the Medical Record......Page 67
Patient History......Page 77
Physical Examination......Page 79
Laboratory Studies......Page 81
Imaging in the ICU......Page 83
Bronchoscopy and Thoracentesis......Page 84
Cardiac Monitoring in the ICU......Page 85
Types of Respiratory Care Provided in the ICU......Page 88
Summary......Page 91
Key Points......Page 92
References......Page 94
Chapter 2 Respiratory Failure......Page 95
Overview......Page 99
Respiratory Failure......Page 100
Types of Respiratory Failure......Page 101
Indications for Mechanical Ventilatory Support......Page 107
Clinical Manifestations of Respiratory Failure......Page 108
Oxygenation......Page 113
Assessment of Ventilation......Page 155
Alveolar Ventilation and Dead Space......Page 157
Alveolar Ventilation and PaCO2......Page 164
Assessment of Acid-Base Balance......Page 167
Assessment of Cardiac and Circulatory Status......Page 182
Assessment of Cognitive and Neurologic Status......Page 186
Nutritional Status......Page 193
Prediction of ICU Outcomes......Page 195
Acute Asthma Exacerbation......Page 197
Acute Exacerbation of COPD......Page 201
Acute Respiratory Distress Syndrome......Page 210
Heart Failure......Page 214
Acute Myocardial Infarction......Page 217
Shock......Page 218
Sepsis......Page 220
Trauma......Page 221
Pulmonary Embolus and Deep Vein Thrombosis......Page 224
Neurologic and Neuromuscular Disease......Page 226
Summary......Page 234
Key Points......Page 235
References......Page 240
Chapter 3 Principles of Mechanical Ventilation......Page 244
Introduction to Mechanical Ventilation......Page 248
Ventilation......Page 253
Spontaneous Breathing......Page 256
Negative Pressure Breathing......Page 259
Positive Pressure Breathing......Page 261
Invasive vs. Noninvasive Ventilation......Page 273
Input Power and Control Systems......Page 282
Ventilator Variables: Breath Trigger......Page 289
Ventilator Variables: Breath Cycle......Page 291
Operator Interface......Page 298
Ventilator Classification or Taxonomy......Page 300
Continuous Mandatory Ventilation......Page 306
Intermittent Mandatory Ventilation......Page 310
Positive End-Expiratory Pressure......Page 314
Continuous Positive Airway Pressure......Page 316
Pressure-Support Ventilation......Page 320
Airway Pressure-Release Ventilation......Page 321
Automatic Tube Compensation......Page 325
Proportional Assist Ventilation......Page 328
Dual Modes and Adaptive Control......Page 330
High-Frequency Ventilation......Page 335
Neurally Adjusted Ventilatory Assist......Page 339
Flow Waveforms......Page 345
Inspiratory Pause......Page 347
FIO2......Page 349
PEEP/CPAP......Page 350
Alarms......Page 351
Humidification......Page 354
Sigh Breaths......Page 355
Pulmonary System......Page 358
Cardiovascular System......Page 368
Renal System......Page 370
Gastrointestinal System......Page 371
Central Nervous System......Page 372
Pulmonary......Page 375
Extrapulmonary Organ Systems......Page 378
Key Points......Page 382
References......Page 386
Chapter 4 Mechanical Ventilators......Page 389
Introduction......Page 392
HAMILTON-G5......Page 394
HAMILTON-C3......Page 411
HAMILTON–C1......Page 426
Getinge Servo-i......Page 438
Getinge Servo-u......Page 453
Covidien Puritan Bennett 840 Ventilator......Page 467
Covidien Puritan Bennett 980 Ventilator......Page 479
Newport e360 Ventilator......Page 491
Vyaire AVEA......Page 503
Vyaire VELA......Page 519
Dräger Evita Infinity V500......Page 532
Dräger Evita XL......Page 546
GE Healthcare CARESCAPE R860......Page 558
Philips Respironics V60 Ventilator......Page 572
Vyaire 3100B High-Frequency Oscillator......Page 581
Percussionaire VDR-4......Page 585
Bunnell Life Pulse......Page 589
HAMILTON-T1......Page 594
HAMILTON–MR1......Page 606
Airon pNeuton......Page 620
pNeuton mini......Page 622
pNeuton Models A and S......Page 623
Bio-Med Devices Crossvent 4+......Page 625
Vyaire ReVel......Page 630
Vyaire LTV 1200......Page 643
Dräger Carina......Page 652
Dräger Oxylog 3000 Plus......Page 659
Medtronic Newport HT70 Plus......Page 669
ZOLL Eagle II......Page 678
Philips Respironics Trilogy Ventilator......Page 686
DeVilbiss IntelliPAP Bilevel S......Page 696
DeVilbiss IntelliPAP AutoBilevel......Page 699
ResMed Lumis Tx......Page 702
ResMed Astral 100/150......Page 709
Dräger Babylog VN500......Page 717
Smiths Medical Pneupac babyPAC 100......Page 728
Vyaire Infant Flow SiPAP......Page 733
Key Points......Page 739
References......Page 741
Chapter 5 Indications for Mechanical Ventilation......Page 743
Introduction......Page 746
Ventilation......Page 748
Ventilatory Capacity......Page 751
Ventilatory Requirements......Page 759
Assessment of Ventilation......Page 762
Clinical Manifestations of Respiratory Failure......Page 767
Goals of Mechanical Ventilatory Support......Page 771
Apnea......Page 772
Acute Ventilatory Failure......Page 775
Impending Ventilatory Failure......Page 780
Severe Oxygenation Problems......Page 784
Contraindications to Mechanical Ventilation......Page 790
Patient Assessment for Ventilator Initiation......Page 794
Initial Ventilator Settings......Page 798
Key Points......Page 803
References......Page 806
Chapter 6 Ventilator Initiation......Page 808
Introduction......Page 811
Goals of Mechanical Ventilation......Page 813
Negative-Pressure Ventilation......Page 815
Positive-Pressure Ventilation......Page 816
Endotracheal Intubation......Page 830
Tracheostomy......Page 836
Choice of a Ventilator......Page 840
Choice of Mode......Page 842
More on Nomenclature......Page 845
Full and Partial Ventilatory Support......Page 846
Major Modes of Ventilation......Page 849
Pressure Control-Continuous Spontaneous Ventilation......Page 868
Other Modes of Ventilation......Page 874
Mode......Page 893
Tidal Volume and Rate......Page 895
Inspiratory Phase, Expiratory Phase, and I:E Ratio......Page 900
Alarms and Limits......Page 914
Patient Assessment......Page 915
Acute Exacerbation of COPD......Page 916
Acute Respiratory Distress Syndrome......Page 917
Neuromuscular Disease......Page 918
Summary......Page 920
Key Points......Page 921
References......Page 925
Chapter 7 Patient Stabilization: Adjusting Ventilatory Support......Page 927
Introduction......Page 930
Initiation of Mechanical Ventilation......Page 931
Patient–Ventilator Interaction......Page 934
Trigger Asynchrony......Page 936
Flow Asynchrony......Page 941
Cycle Asynchrony......Page 943
Mode Asynchrony......Page 947
Oxygenation......Page 949
FIO2......Page 950
PEEP/CPAP......Page 955
Recruitment Maneuvers......Page 971
Prone Positioning......Page 972
Bronchial Hygiene......Page 973
Tidal Volume, Rate, and Minute Ventilation......Page 975
Alveolar Ventilation......Page 976
Alveolar Ventilation and Paco2......Page 977
PaCO2 during Mechanical Ventilation......Page 979
Acid-Base Balance......Page 989
Respiratory Alkalosis......Page 992
Metabolic Alkalosis......Page 993
Cardiac and Cardiovascular Support......Page 995
Use of Sedation and Neuromuscular Blockade......Page 999
Summary......Page 1000
Key Points......Page 1001
References......Page 1005
Chapter 8 Critical Care Patient Assessment and Monitoring: Part I: Assessment......Page 1006
Introduction......Page 1010
Medical Record Review......Page 1011
History......Page 1014
Patient and/or Family Interview......Page 1016
Physical Assessment......Page 1023
Assessment of Mental Status......Page 1042
Neurologic Examination......Page 1046
Pain Monitoring......Page 1047
Ancillary Use of Equipment......Page 1049
Chest Tubes, Drainage, and Management......Page 1050
Urine Output Monitoring......Page 1052
Bedside Assessment in the ICU......Page 1053
Arterial Sampling......Page 1055
Arterial Line Insertion and Sampling......Page 1059
Venous Blood Gases......Page 1062
Sample Analysis......Page 1063
Arterial Blood Gas Interpretation......Page 1064
Hemoglobin and Hematocrit......Page 1066
Complete Blood Count......Page 1067
Clinical Chemistry......Page 1070
Portable Chest Radiographs......Page 1077
Ultrasound Imaging......Page 1078
Bedside Tests of Spontaneous Breathing......Page 1079
Electrocardiogram......Page 1089
Key Points......Page 1105
References......Page 1109
Chapter 9 Critical Care Patient Assessment and Monitoring Part II: Monitoring and Care......Page 1111
Overview......Page 1115
Introduction......Page 1116
ICU Patient Assessment......Page 1117
Monitoring Ventilation......Page 1118
Respiratory Rate......Page 1120
Tidal Volume and Minute Ventilation Measurement and Evaluation......Page 1121
Alveolar Ventilation and Dead Space......Page 1128
I:E Ratio......Page 1130
Tests of Spontaneous Breathing......Page 1133
Airway Pressures......Page 1135
Compliance, Resistance, and Work of Breathing......Page 1140
Pressure, Flow, and Volume Curves......Page 1151
Optimal PEEP and Recruitment Maneuvers......Page 1171
Types of Recruitment Maneuvers......Page 1173
Pulse Oximetry......Page 1178
Capnometry, Capnography, and VD/VT......Page 1185
Transcutaneous O2/CO2......Page 1197
Exhaled Nitric Oxide......Page 1202
Electrocardiogram Monitoring......Page 1203
Hemodynamic Monitoring......Page 1204
Cardiopulmonary Calculations......Page 1215
Mechanical Circulatory Assistance......Page 1218
Pain Monitoring......Page 1220
Renal Function and Urine Output Monitoring......Page 1221
Temperature Monitoring and Regulation in the ICU......Page 1222
Nutritional Support......Page 1223
Managing and Monitoring the Patient Airway......Page 1225
Endotracheal Tube Characteristics......Page 1231
Cuff Pressure and Volume......Page 1235
Managing the Artificial Airway......Page 1236
Tracheostomy Tubes......Page 1247
Patient Care......Page 1252
Bronchial Hygiene and Airway Care......Page 1253
Patient–Ventilator System Monitoring......Page 1256
Recognition and Treatment of Common Complications......Page 1260
Key Points......Page 1280
References......Page 1285
Chapter 10 Noninvasive Ventilation......Page 1289
Introduction......Page 1291
Chronic Obstructive Pulmonary Disease......Page 1292
Asthma......Page 1293
Cardiogenic Pulmonary Edema......Page 1294
Preintubation......Page 1295
Acute Respiratory Distress Syndrome......Page 1296
Bronchoscopy......Page 1298
Sleep Apnea and Obesity Hypoventilation Syndrome......Page 1299
Trauma......Page 1300
Neuromuscular Disease......Page 1301
Interface......Page 1304
Types of Ventilators......Page 1307
Settings......Page 1310
Ongoing Management......Page 1313
Monitoring......Page 1315
Discontinuing NIV......Page 1316
Facial Pressure Ulcers......Page 1317
High-Flow Nasal Cannula......Page 1320
Specialty Modes of NIV Support......Page 1321
Key Points......Page 1322
References......Page 1323
Chapter 11 High-Frequency Oscillatory Ventilation for Acute Respiratory Distress Syndrome in Adults......Page 1327
Introduction......Page 1329
Oxygenation......Page 1332
Lung Recruitment Maneuvers during HFOV......Page 1338
Ventilation......Page 1339
Prone Positioning......Page 1342
Inhaled Nitric Oxide......Page 1343
Tracheostomy......Page 1344
Transition to Extracorporeal Membrane Oxygenation......Page 1345
Fluctuation of mPaw and ∆P......Page 1347
Transition from HFOV to Lung-Protective Conventional Ventilation......Page 1348
Transport of Patients on HFOV......Page 1349
Bronchoscopy During HFOV......Page 1350
Pneumothorax......Page 1353
Endotracheal Tube Misplacement or Obstruction......Page 1354
Infection Control......Page 1355
Key Points......Page 1357
References......Page 1358
Chapter 12 Diagnostic and Supportive Procedures in the ICU......Page 1364
Introduction......Page 1367
Diagnostic Bronchoscopy......Page 1368
Thoracentesis......Page 1373
Temperature Regulation in the ICU......Page 1377
Overview and Definitions......Page 1383
Nutrition in the ICU......Page 1386
Indications......Page 1393
Methods......Page 1394
Discontinuance......Page 1396
Indications......Page 1400
Methods......Page 1401
Monitoring......Page 1406
Discontinuance of Mechanical Circulatory Support......Page 1407
Key Points......Page 1409
References......Page 1411
Chapter 13 Point-of-care Ultrasound in Critical Care......Page 1413
The History and Evolution of Point-of-care Ultrasound......Page 1415
Types of Transducers......Page 1416
Holding and Moving the Transducer......Page 1417
General Concepts......Page 1419
Parasternal Long-axis View......Page 1420
Parasternal Short-axis View......Page 1422
Apical Four-chamber View......Page 1423
Subcostal View......Page 1426
Assessment of Volume Responsiveness......Page 1428
General Concepts......Page 1431
Detection of Pneumothorax......Page 1432
Evaluation of Pleural Effusion......Page 1433
Characteristics of Pleural Effusion......Page 1434
Pleural Drainage Procedures......Page 1435
Determining the Etiology of Respiratory Failure......Page 1436
Anatomic Landmarks......Page 1438
Assessment for Ascites and Paracentesis......Page 1439
Vascular Access......Page 1441
Detection of Deep Vein Thrombosis......Page 1442
Ultrasound-Guided Lumbar Puncture......Page 1443
Key Points......Page 1445
References......Page 1447
Chapter 14 Mechanical Ventilation During Extracorporeal Membrane Oxygenation......Page 1448
Introduction......Page 1450
Decision to Transition to ECMO......Page 1451
Approach to ECMO......Page 1452
Transitioning Off ECMO......Page 1459
Emergent Transition from ECMO to Mechanical Ventilation......Page 1462
Special Respiratory Care Issues During ECMO......Page 1463
Key Points......Page 1465
References......Page 1466
Chapter 15 Neonatal and Pediatric Critical Care......Page 1468
Introduction......Page 1471
Fetal Lung Development......Page 1472
Fetal Circulation......Page 1473
Transition to Extrauterine Life......Page 1476
Recognizing Respiratory Distress......Page 1477
Other Causes of Respiratory Distress......Page 1478
Assess the Gestational Age of the Patient......Page 1479
Respiratory Distress Syndrome......Page 1481
Persistent Pulmonary Hypertension of the Newborn......Page 1485
Meconium Aspiration Syndrome......Page 1486
Chronic Lung Disease......Page 1487
Other Conditions Seen in Premature Infants......Page 1488
Pediatric ARDS......Page 1491
Asthma......Page 1495
Neurologic Conditions......Page 1497
Neuromuscular Diseases......Page 1499
Bronchiolitis......Page 1500
Cystic Fibrosis......Page 1501
Monitored Parameters......Page 1504
Expected Values for Important Respiratory Parameters......Page 1506
Endotracheal Tube Selection and Management......Page 1507
Securing the Endotracheal Tube......Page 1508
Noninvasive Support......Page 1509
Conventional Mechanical Ventilation......Page 1511
Helium–Oxygen Mixtures......Page 1519
Nitric Oxide......Page 1520
Subambient Oxygen and Inhaled Carbon Dioxide......Page 1526
Anesthetic Gas Mixtures......Page 1528
Extracorporeal Membrane Oxygenation......Page 1532
Indications......Page 1537
Cardiac Applications......Page 1539
Complications......Page 1540
Patient Transport......Page 1541
Mechanical Ventilation during Transport......Page 1542
Safety Implications......Page 1543
Key Points......Page 1544
References......Page 1546
Chapter 16 Ventilator Discontinuance......Page 1554
Introduction......Page 1556
Ventilator Discontinuation......Page 1558
Factors That Contribute to Ventilator Dependence......Page 1560
Ventilatory Capacity Versus Ventilatory Requirements......Page 1562
Reversal or Improvement of Disease or Condition......Page 1566
Assessment of Ventilation and Acid-Base Balance......Page 1567
Assessment of Cardiovascular and Hemodynamic Status......Page 1572
Assessment of Medical Condition......Page 1575
Assessment of the Airway......Page 1581
Weaning Indices......Page 1587
Methods......Page 1594
IMV/SIMV......Page 1595
Pressure-Support Ventilation......Page 1596
Spontaneous Breathing Trials......Page 1597
Newer Methods......Page 1600
Selection and Approach......Page 1601
Monitoring......Page 1602
Monitoring Following Extubation......Page 1603
Management of Postextubation Upper Airway Obstruction......Page 1606
Extubation Failure......Page 1607
Long-Term Ventilator Dependence......Page 1610
Terminal Weaning......Page 1615
Key Points......Page 1616
References......Page 1619
Appendix A Patient Assessment and the National Board for Respiratory Care (NBRC) Examinations......Page 1621
Appendix B Abbreviations......Page 1634
Appendix C Equations......Page 1640
Glossary......Page 1643
Index......Page 1664