Extubation protocol in the OR and ICU

In critical care medicine the invasive life saving techniques are often employed and when all goes well such interventions will be withdrawn to all for normal physiology to resume. Identifying this point for safe withdrawal for the resumption of normal respiratory function is of utmost importance.

1. Formulate an Extubation Protocol 
for the Operating Room and the 
ICU.
Discuss the Pros and Cons of Awake 
and Deep Extubation
Dr Okoye Ral
Department of Anaesthesia, UCTH
April 2018

2. Outline
•Introduction
•Management of Tracheal Extubation
•Extubation Protocol
•Awake Vs Deep Extubation
•Conclusion

3. Introduction
•Airway management is a fundamental aspect of 
anaesthesiology and comprises of mask 
ventilation, laryngoscopy, endotracheal 
intubation and extubation.
•Considerable research and development have 
been devoted to the first 3 with relatively little 
consideration to the final step.

4. Introduction
•Tracheal extubation is a high risk procedure in 
anaesthesia and critical care.
•Complications associated with extubation are 
preventable and usually result from improper 
technique.
•Extubation following general anesthesia 
requires skill and judgment learned through 
experience.

5. Introduction
•Extubation failure can lead to: 
–cyanosis, hypertension
–hypoxia, negative‐pressure pulmonary edema
–tachycardia, acute bronchospasm, 
–agitation, and, cardiopulmonary arrest.
•Reintubated patients have a significantly 
increased risk of 
–prolonged hospitalization or intensive care unit 
(ICU) stay, 
–ventilator‐acquired pneumonia, 
–and morbidity and mortality.

6. Management of Tracheal Extubation
•Step 1: plan extubation
•Step 2: prepare for extubation.
•Step 3: perform extubation.
•Step 4: post‐extubation care: recovery and 
follow‐up.

7. Plan extubation
•Airway Risk factors
–Anticipated difficult 
airway
–Restricted airway 
access
–Obesity
–OSA
–Aspiration risk
–Airway deterioration
•Other Risk factors
–Respiratory
–Neurological(ICP)
–Co morbid conditions
–Special surgical 
requirements

8. Plan extubation
•Potential Difficult Extubation 
–History of difficult intubation
–OSA
–Maxillofacial trauma
–Generalized edema
–Paradoxical vocal cord motion (preexisting)
–Post‐procedural complications: – 
•Thyroid surgery (~4% risk of RLN injury, late hypocalcaemia)
•Diagnostic laryngoscopy +/‐ biopsy (laryngospasm, edema)
•Uvulopalatoplasty (edema)
•Carotid endarterectomy (hematoma, nerve palsies) 
•ENT surgeries (hematoma, jaw wires)
•Cervical decompression (edema) 

9. Plan Extubation
•Low‐risk extubation is a routine or 
uncomplicated extubation. The airway was 
normal/uncomplicated at induction and remains 
unchanged at the end of surgery, and no general 
risk factors are present.
•‘At‐risk’ extubations are associated with  
potential complications. Airway risk factors are 
present.

10. Prepare for extubation
•It is an elective process and should be carried out 
in a controlled manner with the same standards 
of monitoring, equipment and assistance that are 
available at induction.
 
•Tracheal extubation can take as long to perform 
safely as tracheal intubation, and this should be 
considered when organizing list schedules, or 
sending for the next patient. 

11. Prepare for extubation
Optimize Patient Factors
•Cardiovascular
•Respiratory
•Temperature
•Neuromuscular 
Optimize Other Factors
•Monitoring 
equipment
•Location
•Skilled 
help/assistance

12. Prepare for extubation
•Extubation checklist
•Inhalational anaesthetics

13. Patient Extubation Checklist 
Criteria Yes No/NA
Awake
Follows Command
Agitated
Cooperative
Train of four recorded
Muscle relaxant reversed?
Temperature within normal?
ETT leak test (if airway edema is suspected)
Comments
Provider’s Name/Title Provider’s Signature

14. Extubation Criteria ‐ OR
••Adequate Adequate OxygenationOxygenation
–SpO2 > 92%, PaO2 > 60 mm Hg 
••Adequate VentilationAdequate Ventilation
–VT > 5 ml/kg, spontaneous RR > 7 bpm, ETCO2 < 50 
mm Hg, PaCO2 < 60 mm Hg 
••Hemodynamically Hemodynamically Stable Stable 
••Full Full Reversal of Muscle Relaxation Reversal of Muscle Relaxation 
–Sustained tetany, TOF ratio >0.9
–Sustained 5‐second head lift or hand grasp 
••Neurologically Neurologically Intact Intact 
–Follows verbal commands 
–Intact cough/gag reflex 

15. Extubation Criteria ‐ OR
••Appropriate Acid‐Base Appropriate Acid‐Base StatusStatus
–pH > 7.25 7. 
••Normal Normal Metabolic Metabolic StatusStatus
–Normal electrolytes
–Normovolemic
••NormothermicNormothermic
–Temp > 35.5˚ 9. 
••Other Considerations Other Considerations 
–Aspiration risk 
–Airway edema
–Awake vs. Deep

16. Extubation Criteria ‐ ICU
••Subjective Subjective CriteriaCriteria
–Underlying disease process improving/resolving
••Objective CriteriaObjective Criteria
–GCS > 13, minimal sedation 
–Hemodynamically stable, on minimal pressors
–SaO2 > 90%, PaO2 > 60 mm Hg
–PaO2/FiO2 > 150 on PEEP < 5‐8 cm H2O
–FiO2 < 0.4‐0.5
–PaCO2 < 60 mm Hg, 
–pH > 7.25 

17. Extubation Criteria ‐ ICU
••Ventilator Criteria Ventilator Criteria (during SBT)
–RSBI (RR/VT) < 100 
–NIF > 20 cm H2O
–VT > 5 ml/kg
–VC > 10 ml/kg
–RR < 30 bpm

18. Perform extubation
•Awake or Deep
•Give 100% oxygen
•Suction as appropriate under direct vision
•Insert bite block
•Position patient
•Assess neuromuscular blockade and reverse as 
appropriate
•Ensure regular breathing and adequate 
spontaneous ventilation

19. Perform extubation
•Minimize neck movement
•Wait until awake
•During positive pressure, deflate cuff and 
remove the tube in one smooth motion
•Continue oxygen supplementation while 
checking for airway patency and adequacy of 
breathing

20. Perform extubation
•Advanced extubation techniques:
–Laryngeal mask exchange
–Remifentanil exchange
–Airway exchange catheter

21. Post‐extubation care
•Recovery and follow up in PACU/HDU/ICU
–Safe transfer
–Analgesia
–Handover communication
–Observation and monitoring
–Oxygen and airway management
–Staffing and equipment

22. EXTUBATION PROTOCOL‐ low risk awake
•Deliver 100% oxygen through the breathing system
•Remove oropharyngeal secretions using a suction 
device, ideally under direct vision 
•Insert a bite block to prevent occlusion of the tube 
•Position the patient appropriately 
•Antagonize residual neuromuscular blockade 
•Establish regular breathing and an adequate 
spontaneous minute ventilation 

23. EXTUBATION PROTOCOL‐ low risk awake
•Allow emergence to an awake state of 
eye‐opening and obeying commands 
•Minimize head and neck movements 
•Apply positive pressure, deflate the cuff and 
remove the tube while the lung is near vital 
capacity
•Provide 100% oxygen with an anaesthetic 
breathing system and confirm airway patency 
and adequacy of breathing
•Continue delivering oxygen by mask until 
recovery is complete

24. EXTUBATION PROTOCOL‐ low risk deep
•Ensure that there is no further surgical stimulation 
•Balance adequate analgesia against inhibition of 
respiratory drive 
•Deliver 100% oxygen through the breathing system 
•Ensure adequate depth of anaesthesia with volatile 
agent or TIVA as appropriate 
•Position the patient appropriately 
•Remove oropharyngeal secretions using a suction 
device, ideally under direct vision 

25. EXTUBATION PROTOCOL‐ low risk deep
•Deflate the tracheal tube cuff. Airway responses such as 
cough, gag or a change in breathing pattern indicate an 
inadequate depth and the need to deepen anaesthesia 
•Apply positive pressure via the breathing circuit and 
remove the tracheal tube 
•Reconfirm airway patency and adequacy of breathing
•Maintain airway patency with simple airway maneuvers 
or oro‐/nasopharyngeal airway until the patient is fully 
awake
•Continue delivering oxygen by mask until recovery is 
complete
•Anaesthetic supervision is needed until the patient is 
awake and maintaining their own airway

29. Awake Vs Awake Vs DeepDeep

30. •Two schools of thought on how to extubate patients at 
the conclusion of general anesthesia:
•Allow the patient to wake up with the endotracheal 
tube in place, gagging on the tube and flailing like a 
chicken, while someone behind the patient’s head 
shouts, “Open your eyes!  Surgery is over!”
Or:
•Remove the endotracheal tube while the patient is still 
sleeping peacefully, which results in the smooth 
emergence from anesthesia like waking from a nap.

31. Awake Extubation
•Defined by Miller as “tracheal extubation after 
the return of appropriate response to verbal 
stimuli with recovery of protective respiratory 
reflexes”.
•According to the DAS Guidelines (2012), this was 
most ideal for patients with difficult airways. 
•Furthermore, with return of airway tone, the risks 
of respiratory complications in the PACU are less 
dependent on the skill level of the nurses in 
charge of recovery (Daley, Norman and Coveler, 
1999). 

32. Awake Extubation ‐ cons
•Tracheal irritation ; Coughing/ bucking was the most 
common problem (6‐96%). 
•Multiple techniques to minimize cough reflex have 
been studied (no touch technique)
•Cough though physiologic can cause 
–oxygen desaturation, laryngeal edema (Koka et al., 1977)
–increased abdominal pressure (Irwin, 2006)
–potential bronchospasm (Westhorpe et al 2005)
–hypertension, tachycardia, arrhythmias, increased 
intracranial pressure (Blaise et al., 1990)

33. Awake Extubation ‐ cons
•Laryngospasm; due to time pressure/ training 
some anaesthetists may rely on clinical sign of 
the swallowing reflex/ bucking as the 
surrogate end point for wakefulness.

34. Awake Extubation ‐ cons
•Jaw clenching during emergence, can;
–lead to avulsion of teeth thus 
–increasing the risk of aspiration and 
–development of negative pulmonary 
pressure edema following extubation (Liu 
and Yih, 1999)

35. Deep Extubation
•Miller (2010) defined deep extubation as 
“tracheal extubation in spontaneously 
breathing patients under the absence of any 
protective respiratory reflexes”.

36. Deep Extubation ‐ pros
•It was demonstrated to result in a smoother emergence 
with decreased likelihood of breath‐holding, and bucking 
and coughing on ETT (Valley et al., 1999; Valley et al., 
2003).
•Thus, this technique can potentially minimize:
–oxygen desaturation, 
–airway trauma, 
–CVS complications
–increased ICP  and abdominal pressure
–respiratory complications in pediatric patients with 
reactive airway disease

37. Deep Extubation ‐ pros
•No association between deep extubation and 
aspiration has been established in any studies 
presently
•The DAS Guidelines (2012) indicated that this 
technique should be used in healthy, fasted 
patients with a low risk of difficult airway, who 
can be monitored until fully awake. 

38. Comparisons
•There were no statistically significant differences in 
the incidence of laryngospasm and excessive 
coughing between awake and deep extubation. Koga 
et al. (1998) studied the two techniques in healthy 
adults receiving elective non‐oral surgery.
•Von Ungern‐Sternberg et al. (2013) compared awake 
and deep extubation in children with increased 
airway reactivity undergoing adenotonsillectomy. 
The awake group had higher incidence of coughing 
and hoarseness of voice postoperatively.

39. Conclusion
•Tracheal extubation is a critical milestone in the patient’s 
recovery process and it carries potential risk of 
developing complications especially in the presence of a 
difficult airway.
•Clinical judgment regarding the timing and method of 
extubation is dependent on patient and surgical factors 
as well as the anaesthetist’s preference. 
•The clinician’s decision to extubate is dependent upon 
the return of patient’s airway protective reflexes such as 
coughing and gagging and the ability to breathe 
spontaneously without ventilatory support.  

40. Conclusion
•Deep extubation has known benefits and may offer 
advantages over awake extubation especially in 
patients with reactive airway diseases or 
cardiovascular pathology. 
•However the lack of standardized criteria and 
insufficiently documented protocols that can 
promote favourable outcomes may be reasons why 
deep extubation is regarded by some anaesthetists 
as less advantageous compared to awake 
extubation, and therefore is not as commonly 
practiced. 

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42. •Thank you