Tryck- och volymkontrollerad ventilation vid varierande compliance och resistans.
Hela simuleringen är en enda ekvation, den som varje ventilator implicit löser: rörelseekvationen för en linjär motståndsbelastad elastisk behållare. Tre termer, tre avläsningsbara storheter — PEEP-termen är basen, den elastiska termen är compliance, och den resistiva termen är den enda som försvinner när flödet blir noll. Platåtrycket är därför rörelseekvationen vid nollflöde och topptrycket samma ekvation vid flöde, och skillnaden mellan dem ÄR den resistiva termen, mätt i cmH₂O och inte resonerad fram. Inertansen utelämnas: den bidrar med under 1 cmH₂O vid de flödesaccelerationer en ventilator åstadkommer.
I volymkontroll levereras tidalvolymen med konstant flöde, en fyrkantsvåg. Det är den vågform ocklusionstekniken i litteraturen vilar på — Broseghini, Pelosi och Leatherman mäter alla med constant-flow inflation — och den enda där topptryck minus platåtryck är exakt R · flödet i stället för R · slutflödet. En decelererande vågform hade gjort avläsningen ungefärlig och poängen suddig.
I tryckkontroll hålls luftvägstrycket vid måltrycket från första millisekunden och volymen fylls på exponentiellt med tidskonstanten τ = R · C. Det är TRYCKET som garanteras och volymen som varierar; i volymkontroll tvärtom. Samma compliance-sänkning som höjer platåtrycket i volymkontroll sänker i stället tidalvolymen i tryckkontroll, utan att en siffra på ventilatorns tryckrad rör sig — den kliniskt farligaste skillnaden mellan lägena, och den syns bara om båda finns. Resistansen försvinner här helt ur tryckkurvan och syns enbart i flödeskurvans lutning.
Utandningen är passiv och monoexponentiell med samma τ. Vid steady state startar varje andetag från den volym föregående andetag inte hann tömma, och volymbalansen ger den instängda volymen som V_T · k/(1 − k) med k = e^(−T_E/τ). Den geometriska formen och inte enbandsformen V_T · k är den rätta: trappningen ackumuleras över andetag tills jämvikt, och vid T_E/τ = 1 skiljer de 37 % mot 58 % av tidalvolymen. Auto-PEEP är den instängda volymen delad med compliancen. I tryckkontroll är tidalvolym och trappning ömsesidigt beroende och löses numeriskt.
Mekanisk effekt räknas genom numerisk integration av inspirationen och inte ur Gattinonis slutna form. Den slutna formen förutsätter konstant flöde och sätter in satt PEEP i PEEP-termen, vilket gör den fel både i tryckkontroll och när det finns auto-PEEP: vid KOL-förvalet ger integralen 23,3 J/min och den slutna formen 19,3. Effekten normeras per kg predicted body weight, eftersom det är i den formen Costa m.fl. rapporterar den. Alveolär ventilation räknas med ett anatomiskt dödrum på 2,2 ml/kg PBW — avsiktligt det anatomiska, eftersom det fysiologiska kräver PaCO₂ och utandat CO₂ som modellen inte har.
P_aw(t) = PEEP_tot + V(t)/C_rs + R_aw · V̇(t)Volymkontroll: P_platå = PEEP_tot + V_T/C_rs, P_topp = P_platå + R_aw · V_T/T_iTryckkontroll: V_T = C_rs · ΔP_eff · (1 − e^(−T_i/τ)), ΔP_eff = ΔP_insp − PEEP_iτ = R_aw · C_rs, k = e^(−T_E/τ), T_E = 60/RR − T_iV_trappad = V_T · k/(1 − k), PEEP_i = V_trappad/C_rs, PEEP_tot = PEEP_set + PEEP_iΔP (driving pressure) = P_platå − PEEP_tot = V_T/C_rsMP = 0,098 · RR · ∫ P_aw · V̇ dt [J/min]V_A = RR · (V_T − V_D), V_D = 2,2 ml/kg PBWPBW = 45,5 + 0,91 · (längd_cm − 152,4) för kvinnor, 50 + 0,91 · (längd_cm − 152,4) för män
Förenklingar. Modellen har en kompartment, en compliance och en resistans, båda konstanta genom hela andetaget. Därför finns ingen tidal rekrytering, ingen överdistension, inga inflektionspunkter och ingen hysteres, och stressindex kan inte skilja sig från 1. Följden är att den bästa PEEP-nivån inte går att hitta här: att höja PEEP höjer bara varje tryck och aldrig compliancen, eftersom modellen inte har någon kollapsad lunga att öppna. Det är den tyngsta begränsningen och den gäller varje slutsats om PEEP. Modellen saknar också tidskonstantsspridning och pendelluft, och — tyngre — dess utandning är monoexponentiell med samma τ = R · C som inspirationen, räknad på den inspiratoriska resistansen. En sådan lunga kan inte vara flödesbegränsad, och flödesbegränsning ÄR mekanismen vid svår astma och KOL: utandningsflödet sätts där av luftvägar som kollapsar under sitt eget transmurala tryck, inte av den kvarvarande volymen. Auto-PEEP och platåtryck blir därför riktningsrätta men kvantitativt för låga, och underskattningen växer ju längre utandningen tillåts bli. Vid Roesthuis m.fl:s KOL-inställningar ger modellen omkring 1 cmH₂O där de mätte 9 ± 3. Astmaförvalet ÄR Leathermans tolv patienter, och där ligger modellens platåtryck 18,3 cmH₂O fem under deras uppmätta 23,3 ± 2,6, med auto-PEEP 0,40 mot de omkring 5,3 som deras platå implicerar vid samma compliance; det slutexspiratoriska flödet blir 11,5 ml/s mot deras 38,6. Topptrycket och tidalvolymen träffar modellen däremot: 65,8 mot 66,4 ± 9,5 cmH₂O. Frekvenssänkningen de gjorde reproduceras inte. När de gick från 18 till 12 andetag/min föll platåtrycket 2,1 cmH₂O och modellen ger 1,3; när de gick vidare från 12 till 6 föll det ytterligare 2,0 medan modellen ger 0,4, eftersom en exponentiell utandning då redan är färdig och en flödesbegränsad inte är det. Under 12 andetag/min är modellens kurva i praktiken platt, och en förlängd utandning ger där mindre än den gör hos en verklig patient. En egen, högre utandningsresistans rättar inte det: den som träffar Leathermans platå vid 12 andetag/min ger 29,6 cmH₂O vid 18 och 18,8 vid 6, alltså fel åt båda hållen, och hans egna slutflöden implicerar två olika tidskonstanter över de två stegen — felet sitter i exponentialformen och inte i konstantens värde. Läs auto-PEEP och platåtryck vid svår obstruktion som en riktning, inte som ett mätvärde. Modellen har ingen luftvägsförslutning — alla enheter kommunicerar alltid med luftvägsöppningen, medan Leatherman och Ravenscraft visade att uppmätt auto-PEEP kan vara 5 ± 3 cmH₂O i en gravt hyperinflaterad lunga — så den visar det optimistiska fallet. Den instängda volymen kläms vid 3,6 liter över FRC, den högsta volym Tuxen och Lane mätte hos människa; slår taket till säger figuren det rent ut, och avläsningarna är då ett larm och inte mätvärden. Modellen har ingen bröstvägg, inget pleuratryck och ingen esofagusballong: allt som visas är luftvägstryck, och transpulmonellt tryck, lungstress och strain ligger utanför den. Det är precis därför obesitasförvalet ser farligt ut och kanske inte är det, och varför en normal bröstvägg med låg compliance kan skadas långt under 30 cmH₂O. Modellen har inget gasutbyte — ingen PaO₂, ingen PaCO₂, ingen shunt, ingen V/Q-fördelning. Dödrummet antas anatomiskt, 2,2 ml/kg PBW, medan det fysiologiska vid ARDS är långt större; Nuckton m.fl. fann V_D/V_T 0,58 tidigt i förloppet, så den alveolära ventilationen är för optimistisk hos precis de patienter där den spelar mest roll. Modellen har ingen hemodynamik: den hypotension Tuxens patienter fick vid höga lungvolymer finns inte, hur högt VEI än går. Patienten är sederad och förlamad genom hela modellen — ingen egenandning, ingen triggning, ingen asynkroni, inget tryckunderstöd — och varje mätvärde de citerade källorna bygger på är taget med ocklusionsteknik under förlamning. Det finns inget läckage, ingen tubkompensation, ingen befuktare och ingen slangkompliance, trots att en verklig krets sväljer 2–4 ml per cmH₂O; ingen inertans, ingen gaskompression och ingen BTPS-korrektion. Det inspiratoriska uppehållet ritas som en mätmanöver på ett andetag och förkortar därför inte utandningstiden i räkningen, vilket ett uppehåll på varje andetag hade gjort. Gränserna som ritas — platåtryck 30, driving pressure 15, mekanisk effekt omkring 17 J/min, VEI 20 ml/kg — kommer ur kohorter i bestämda populationer och är inga fysiologiska konstanter; Amatos 15 kommer ur en medieringsanalys av nio randomiserade studier och inte ur en randomiserad jämförelse av ΔP-mål, och Costa m.fl. visade att en modell med bara driving pressure och frekvens förutsade mortalitet lika bra som hela effektekvationen. Och modellen vet inte vilken diagnos patienten har: att compliancen är 34 säger inte om det är ARDS, obesitas eller hyperinflation.
Sövd och förlamad patient med friska lungor. Allt är i ordning — och den resistiva termen är ändå 3,8 av 15,7 cmH₂O. Pelosi 1998, Flevari 2011.