Patient ventilator dyssynchrony (PVD) occurs frequently, but little is known about the types, frequency and patterns of PVD for longer than 30 minutes. Deeper levels of sedation are associated with PVD. Evaluation of ventilator graphics and the ability to identify PVD should assist clinicians to optimize patient ventilator interactions and promote earlier interventions. The purpose of this study was to identify the different types, frequency and patterns of PVD in critically ill adults and determine the effect of sedation level on PVD. Thirty medical and surgical ICU adult patients were enrolled; 27 were used for analysis. Pressure/time and flow/ time waveform data were collected using the Noninvasive Cardiac Output monitor for up to 90 minutes per subject. Blinded waveform analysis was performed. Sedation level was measured every 20 minutes. A Dyssynchrony Index (DI) and PVD Type Indices were used to describe PVD frequency. Lag analysis was used to detect associated patterns of PVD. PVD occurred during all phases of ventilated breaths and during each of the ventilatory modes used. Heretofore undocumented dyssynchrony in the form of patient gasp PVD, active triggers and combined PVDs were found. The most common type of PVD was Ineffective Trigger (63%), followed by Premature Termination-Flow (17%), Premature Termination (9%), Multiple Trigger (1%), Flow (0.87%) and Delayed Termination (0.09%). The overall frequency of dyssynchronous breaths in the sample was 23% of total breaths analyzed, however 93% of subjects experienced at least one incident of PVD. The overall median DI (Interquartile Range [IQR]) was 4% (1% - 9%) with Ineffective Trigger Index having the highest median index (1.78%). The high DI group (6 subjects, 22%) had a DI (IQR) of 61% (42% - 85%). Seventy seven percent of subjects experienced multiple types of PVD. Premature Termination was followed by Multiple Triggers starting at 3 seconds, but Delayed Termination was followed by Ineffective Triggers, starting at 30 seconds. Clinicians need to recognize PVD, since this is a critical step in evaluating patient ventilator interaction and providing subsequent intervention. PVD interpretation is complex requiring clinicians to clearly understand the operational function of ventilator modes and waveform alterations that occur.

Einleitung: Bei PSV beendet der Respirator die Druckunterstützung, wenn der Inspirationsfluss auf einen prozentualen Anteil des Spitzenflusses, welcher als Umschaltkriterium be-zeichnet wird, absinkt. Bei obstruktiver Lungenerkrankung ist der Abfall des Inspirationsflusses verlangsamt, wodurch verspätetes Umschalten in die Exspiration begünstigt wird. Der verwendete Beatmungszugang, das etwaige Vorliegen von Leckage bei nicht-invasiver Beatmung, die Höhe der Druckunterstützung und die Atemfrequenz sind potentielle Faktoren, welche das Umschalten in die Exspiration beeinflussen können. Die synchrone Unterstützung der Patienteninspirationsbemühung ist entscheidend für den Erfolg der assistierten Beatmungstherapie. Methode: In einer Lungenmodellstudie wurde obstruktive Lungenmechanik simuliert und der Einfluss der Variation des Umschaltkriteriums auf die Patient-Respirator-Interaktion untersucht. Die Beatmungszugänge Endotrachealtubus, Nasen-Mund-Maske und Beatmungshelm wurden nacheinander in den Versuchsaufbau eingebracht. Bei nicht-invasiver Beatmung wurde mit und ohne Leckage gemessen. Bei Vorliegen von Leckage wurde zusätzlich in einem nicht-invasiven Beatmungsmodus beatmet. Die Höhe der Druckunterstützung (5 cmH2O, 15 cmH2O) und die Atemfrequenz (15/min, 30/min) wurden verändert. Die Patient-Respirator-Interaktion wurde bei Verwendung der Umschaltkriterien 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 % und 70 % des Spitzenflusses analysiert. Aus aufgezeichneten Flusskurven wurden Parameter, welche die Synchronisation zwischen Patient und Respirator beschreiben (nicht-unterstützte Atemzüge, Doppeltrigger, inspiratorische und exspiratorische Triggerlatenz) sowie das Tidalvolumen bestimmt. Aus aufgezeichneten Druckkurven wurden der intrinsische PEEP und Druck-Zeit-Produkte bestimmt, welche in den verschiedenen Phasen des Atemzyklus die durch den Respirator geleistete Entlastung (PTPPEEP, PTPINSP) oder Belastung (PTPEXSP) der Atemmuskulatur beschreiben. Ergebnisse: Bei konventionell eingestelltem Umschaltkriterium (20 % - 30 %) wurde stets verspätetes Umschalten beobachtet. Die Erhöhung des Umschaltkriteriums resultierte in einer Reduktion der exspiratorischen Triggerlatenz, PTPEXSP und des intrinsischen PEEP. In der Folge wurden nicht-unterstützte Inspirationsbemühungen, die inspiratorischen Triggerlatenz sowie der zur Auslösung der Druckunterstützung erforderliche Kraftaufwand (PTPPEEP) reduziert. Bei übermäßiger Erhöhung des Umschaltkriteriums beendete der Respirator die Druckunterstützung vor dem Ende der simulierten Inspirationsbemühung. Vorzeitiges Umschalten ging mit einer Abnahme des Tidalvolumens und der effektive Druckunter-stützung (PTPINSP), sowie der Auslösung von Doppeltrigger, einher. Vorzeitiges Umschalten trat bei niedriger Atemfrequenz bei Verwendung der Umschaltkriterien 50 % bzw. 60 % bis 70 % auf. Bei Beatmung via Endotrachealtubus und Nasen-Mund-Maske wurden vergleichbare Ergebnisse beobachtet. Bei Beatmung via Beatmungshelm war die Interaktion zwischen Patient und Respirator wesentlich beeinträchtigt, wodurch vorzeitiges Umschalten begünstigt wurde. Bei Messungen mit Leckage war die exspiratorische Triggerlatenz verlängert. Bei Verwendung des NIV-Beatmungsmodus konnte die exspiratorische Triggerlatenz teilweise minimiert werden. Bei hoher Druckunterstützung war die exspiratorische Triggerlatenz, bei Beatmung via Endotrachealtubus und Nasen-Mund-Maske, verlängert. Konklusion: Die Variation des Umschaltkriteriums stellt eine effektive Möglichkeit dar, die Patient-Respirator-Interaktion zu optimieren. Bei obstruktiver Lungenerkrankung sollte das Umschaltkriterium, über das konventionell eingestellte Umschaltkriterium hinaus, erhöht werden. Das Umschaltkriterium ist maßvoll zu erhöhen, um eine vorzeitige Unterbrechung der Druckunterstützung zu verhindern. Das Risiko verfrühten Umschaltens ist bei Beatmung via Beatmungshelm, sowie bei niedriger Atemfrequenz, erhöht. Des Weiteren müssen das etwaige Vorliegen von Leckage, der bei nicht-invasiver Beatmung verwendete Beatmungsmodus, die Höhe der Druckunterstützung sowie die Atemfrequenz bei der Wahl des Umschaltkriteriums berücksichtigt werden.

En ventilation assistée, les interactions patient-ventilateur, qui sont associés au pronostic, dépendent pour partie des algorithmes de ventilation. Objectifs : Caractériser l'intérêt potentiel des nouveaux algorithmes de ventilation dans l'optimisation des interactions patient-ventilateur : 1) en ventilation invasive, deux modes et leurs algorithmes nous ont semblé novateurs et nous avons cherché à personnaliser l'assistance du ventilateur en fonction de l'effort respiratoire du patient au cours de ces modes proportionnels : ventilation assistée proportionnelle (PAV+) et ventilation assistée neurale (NAVA) ; 2) en ventilation non-invasive (VNI) nous avons évalué si les algorithmes VNI des ventilateurs de réanimation et des ventilateurs dédiés à la VNI diminuaient l'incidence des asynchronies patient-ventilateur. Méthodes : 1) En PAV+ nous avons décrit un moyen de recalculer le pic de pression musculaire réalisée par le patient à chaque inspiration à partir du gain réglé et de la pression des voies aériennes monitorée par le respirateur. Nous avons alors évalué la faisabilité clinique d'ajuster l'assistance en ciblant un intervalle jugé normal de pression musculaire. 2) Nous avons comparé une titration de l'assistance en NAVA et en aide inspiratoire (AI) en se basant sur les indices d'effort respiratoire. 3 et 4) En VNI, nous avons évalué l'incidence des asynchronies patient-ventilateur avec et sans l'utilisation d'algorithmes VNI : sur banc d'essai au cours de conditions expérimentales reproduisant la présence de fuites autour de l'interface ; en clinique chez des patients de réanimation. Résultats : En PAV+, ajuster le gain dans le but de cibler un effort respiratoire normal était faisable, simple et souvent suffisant pour ventiler les patients depuis le sevrage de la ventilation mécanique jusqu'à l'extubation. En NAVA, l'analyse des indices d'effort respiratoire a permis de préciser les bornes d'utilisation et de comparer les interactions patient-ventilateur avec l'AI dans des intervalles d'assistance semblables. En VNI, nos données pointaient l'hétérogénéité des algorithmes VNI sur les ventilateurs de réanimation et retrouvaient une meilleure synchronisation patient-ventilateur avec l'utilisation de ventilateurs dédiés à la VNI pour des qualités de pressurisation par ailleurs identiques. Conclusions : En ventilation invasive, personnaliser l'assistance des modes proportionnels optimise les interactions patient-ventilateur et il est possible de cibler une zone d'effort respiratoire normale en PAV+. En VNI, les ventilateurs dédiés améliorent la synchronisation patient-ventilateur plus encore que les algorithmes VNI sur les ventilateurs de réanimation, dont l'efficacité varie grandement selon le ventilateur considéré. / During assisted mechanical ventilation, patient-ventilator interactions, which are associated with outcome, partly depend on ventilation algorithms.Objectives: : 1) during invasive mechanical ventilation, two modes offered real innovations and we wanted to assess whether the assistance could be customized depending on the patient's respiratory effort during proportional ventilatory modes: proportional assist ventilation with load-adjustable gain factors (PAV+) and neurally adjusted ventilator assist (NAVA); 2) during noninvasive ventilation (NIV): to assess whether NIV algorithms implemented on ICU and dedicated NIV ventilators decrease the incidence of patient-ventilator asynchrony.Methods: 1) In PAV+ we described a way to calculate the muscle pressure value from the values of both the gain adjusted by the clinician and the airway pressure. We then assessed the clinical feasibility of adjusting the gain with the goal of maintaining the muscle pressure within a normal range. 2) We compared titration of assistance between neurally adjusted ventilator assist (NAVA) and pressure support ventilation (PSV) based on respiratory effort indices. During NIV, we assessed the incidence of patient-ventilator asynchrony with and without the use of NIV algorithms: 1) using a bench model; 2) and in the clinical settings.Results: During PAV+, adjusting the gain with the goal of targeting a normal range of respiratory effort was feasible, simple, and most often sufficient to ventilate patients from the onset of partial ventilatory support until extubation. During NAVA, the analysis of respiratory effort indices allowed us to precise the boundaries within which the NAVA level should be adjusted and to compare patient-ventilator interactions with PSV within similar ranges of assistance. During NIV, our data stressed the heterogeneity of NIV algorithms implemented on ICU ventilators. We therefore reported that dedicated NIV ventilators allowed better patient-ventilator synchronization than ICU ventilators, even with their NIV algorithms engaged.Conclusions: During invasive mechanical ventilation, customizing the assistance during proportional ventilatory modes with the goal of targeting a normal range of respiratory effort optimizes patient-ventilator interactions and is feasible with PAV+. During NIV, dedicated NIV ventilators allow better patient-ventilator synchrony than ICU ventilators, even with their NIV algorithm engaged. ICU ventilators' NIV algorithms efficiency is however highly variable among ventilators.