Jun 282013
 

Come promesso ad alcuni amici di ventilab, ecco il post sulla Maximun Inspiratory Pressure (MIP) (o Negative Inspiratory Force, NIF). Cosa sono, a cosa servono? Per rispondere a queste domande, commentiamo insieme il caso di Piero.

Piero è un uomo di 78 ricoverato per una riacutizzazione postoperatoria di BPCO. E’ trachetomizzato ed ha difficoltà di svezzamento dalla ventilazione meccanica. Quando è deconnesso dal ventilatore, nel volgere di poche ore manifesta dispnea e respiro rapido e superficiale. Un quadro clinico che siamo abituati a vedere relativamente spesso nei nostri pazienti. Perchè Piero non riesce a conquistare il weaning dalla ventilazione meccanica?

Sappiamo che la dipendenza dalla ventilazione meccanica può essere ricondotta principalmente a due cause: un elevato carico o una ridotta forza dei muscoli respiratori.

Se riusciremo a capire quale, tra questi due, sia il problema principale per Piero, potremo indirizzare i nostri sforzi verso la vera cura del problema.

Per esaminare la forza dei muscoli respiratori possiamo misurare la MIP. La MIP è la misurazione della variazione di pressione generata dai muscoli respiratori durante un’inspirazione massimale contro una via aerea chiusa. Nei pazienti intubati o tracheotomizzati (come Piero) si deve occludere la via aerea a fine espirazione e far eseguire al paziente l’inspirazione più profonda possibile che è in grado di fare. La variazione della pressione nelle vie aeree è la nostra MIP. Alcuni ventilatori meccanici hanno ormai l’opzione per farlo automaticamente, altrimenti è possibile eseguire un’occlusione delle vie aeree un attimo prima dell’inizio dell’inspirazione massimale, congelare la traccia di pressione delle vie aeree durante la manovra e successivamente analizzarla. Il paziente deve essere istruito su ciò che deve fare e mentre esegue la manovra deve essere guidato ed incentivato a farla bene. E’ raccomandabile eseguire 3-5 manovre ed utilizzare la più grande variazione di pressione come valore di MIP. Nei pazienti non collaboranti è stato suggerito di occludere le vie aeree (con una valvola unidirezionale) per 20-25 secondi consecutivi e rilevare la massima variazione di pressione nelle vie aeree.

Noi abbiamo misurato la MIP a Piero, come facciamo spesso nei pazienti con weaning dalla ventilazione meccanica particolarmente impegnativo. Gli abbiamo spiegato la manovra e gliela abbiamo fatta eseguire tre volte. Abbiamo messo Piero in CPAP a 0 cmH2O (cioè l’abbiamo lasciato collegato al ventilatore senza alcuna pressione positiva) ed abbiamo eseguito l’occlusione delle vie aeree a fine espirazione. Contemporaneamente abbiamo registrato la pressione delle vie aeree. Ecco il risultato:

Piero è stato capace di ridurre la propria pressione nelle vie aeree al massimo di 30 cmH2O durante l’occlusione delle vie aeree. Che significato ha una MIP di 30 cmH2O? Piero appare essere un paziente relativamente debole, ma questa non sembra essere l’unica causa del fallimento del weaning. Infatti  la MIP “normale” per Piero dovrebbe essere nettamente superiore (tra 50 e 95 cmH2O, vedi nota), ma la debolezza muscolare diventa di per sè causa di fallimento dello svezzamento dalla ventilazione meccanica se la MIP è inferiore a 20 cmH2O.

La MIP quindi ci ha dato un’informazione utile ma, in questo caso, insufficiente per inquadrare il problema. Adesso dobbiamo capire quanto è il carico dei suoi muscoli respiratori, in altre parole quanto “costa” fare un respiro. Quindi abbiamo misurato la pressione esofagea ed ecco la risposta:

Durante un normale ciclo respiratorio la pressione esofagea si riduce mediamente di circa 16 cmH2O per ogni inspirazione. Nella figura qui sopra vediamo riprodotta la traccia durante tre inspirazioni consecutive: ogni riduzione della pressione corrisponde all’entità della pressione generata dai muscoli respiratori durante la normale respirazione.

Adesso conosciamo i due fattori in gioco: carico e forza dei muscoli respiratori di Piero. Il carico è di circa 16 cmH2Oe la forza di 30 cmH2O. In ogni inspirazione Piero deve utilizzare più della metà della forza massima che è capace di sviluppare: uno sforzo insostenibile. Si ritiene infatti che uno la respirazione spontanea non possa essere mantenuta a lungo quando il rapporto tra carico (=variazione di pressione esofagea durante la normale respirazione) e forza (=MIP) è superiore a 0.2, cioè quando si utilizza per ogni respiro più del 20% della propria forza massima.

Possiamo quindi affermare che Piero, pur non avendo una debolezza estrema (la MIP è > 20 cmH2O ), deve sostenere un lavoro troppo elevato per le sue forze. Abbiamo misurato la PEEP intrinseca di Piero ed abbiamo visto che è di 8 cmH2: in ogni respiro, metà dello sforzo è speso per annullare la PEEP intrinseca.

Ora abbiamo tutti gli elementi per orientare consapevolmente i nostri sforzi per  svezzare Piero dalla ventilazione meccanica. In primis cercare di ridurre la PEEP intrinseca che si genera durante la respirazione spontanea (in questo caso non ci interessa combattere la PEEPi durante ventilazione meccanica): 1) massimizzare la broncodilatazione; 2) ridurre frequenza respiratoria e ventilazione minuto spontanea: ridurre la produzione di CO2 (corretto apporto nutrizionale e controllo della ipertermia), eventuale saltuario utilizzo di oppioidi durante episodi di tachipnea che non si risolvono rapidamente; 3) ridurre la flow limitation: mantenimento della posizione seduta.

Sarà poi anche importante comunque aumentare la forza dei muscoli respiratori di Piero. Per fare questo, a mio modo di vedere, il fattore più importante è il corretta modulazione della assistenza ventilatoria, con l’obiettivo di evitare sia l’affaticamento costante che il ridotto utilizzo dei muscoli respiratori (eccessiva assistenza e, peggio, autociclaggio). Quindi un corretto apporto nutrizionale (calorie, proteine, calcio, fosforo). E probabilmente anche esercizi quotidiani di respirazione contro un carico soglia. Ed il mantenimento della posizione seduta: anche il diaframma ha bisogno di punti di appoggio.

Non abbiamo certamente già risolto i problemi del nostro Piero, ma sicuramente sappiamo molto di più di della semplice constatazione del fallimento del weaning ed abbiamo creato una prospettiva di cura personalizzata.

Per concludere:

1) la MIP/NIF può esserci utile nella pratica clinica nei casi di svezzamento difficile;

2) se rileviamo un valore di MIP inferiore  a 20 cmH2O, il problema principale è la debolezza dei muscoli respiratori: bisogna agire principalmente su questo (per quanto possibile);

3) se la MIP è, come spesso accade, tra 20 e 50 cmH2O, diventa utile valutare il carico, cioè la variazione di pressione esofagea durante la normale ventilazione. Un rapporto (variazione normale pressione esofagea)/MIP superiore a 0.2 significa carico troppo elevato per le risorse del paziente.

Un sorriso a tutti gli amici di ventilab (sperando che torni il bel tempo…)

Nota. Il range di MIP normale può essere così calcolato: nei maschi 126 – 1.028*età + 0.343*peso in kg+ 22.4; nelle femmine 171 – 0.694*età+ 0.861*peso in kg- 0.743*altezza in cm + 18.5

Bibliografia

– ATS/ERS Statement on Respiratory Muscle Testing. Am J Respir Crit Care Med 2002; 166: 518-624
– Cader SA et al. Inspiratory muscle training improves maximal inspiratory pressure and may assist weaning in older intubated patients: a randomised trial. J Physiother 2010; 56:171-7
– Harik-Khan RI et al. Determinants of maximal inspiratory pressure: the Baltimore Longitudinal Study of Aging. Am J Respir Crit Care Med 1998; 158:1459-64
– Martin AD et al. Inspiratory muscle strength training improves weaning outcome in failure to wean patients: a randomized trial. Crit Care 2011; 15:R84
– Moxham J et al. Assessment of respiratory muscle strength in the Intensive Care Unit. Eur Respir J 1994; 7: 2057-61
– Truwit JD at al. Validation of a technique to assess maximal inspiratory pressure in poorly cooperative patients. Chest 1992; 102;1216-9

Author: Giuseppe Natalini

  12 Responses to “MIP/NIF nello svezzamento (weaning) dalla ventilazione meccanica: la forza ed il carico.”

  1. Grazie Giuseppe
    Sempre bravo e preciso.
    Ti volevo chiedere un approfondimento sulle cause emodinamiche del difficile weaning dei pazienti con BPCO. In fondo la pressione transmurale del ventricolo sn di questi pazienti migliora in ventilazione e poi nello svezzamento i pazienti risentono del venir meno del supporto ventilatorio…
    Un caro saluto
    Elio

    • Il problema che poni, caro Elio, è legato alla presenza di insufficienza ventricolare sinistra. Durante l’inspirazione spontanea, soprattutto se si sviluppano elevate riduzioni della pressione pleurica, durante la sistole la pressione transmurale del ventricolo sinistro aumenta. In altre parole, il cuore per contrarsi deve anche vincere la pressione negativa intratoracica che lo circonda: uno sforzo in più, che un ventricolo sinistro normale riesce a vincere senza problemi, ma che può mettere in crisi un ventricolo scompensato. Uno sforzo che viene annullato (o marcatamente ridotto) durante la ventilazione a pressione positiva, quando la pressione intratoracica è sempre positiva.
      In più, nello scompenso ventricolare sinistro, la pressione positiva intra-alveolare favorisce il riassorbimento dell’edema polmonare (grazie sia alle forze di Starling che al riassorbimento linfatico).
      Quindi, nei pazienti con scompenso cardiaco sinistro, quando si inizia il weaning, questo può fallire per il peggioramento dello scompneso cardiaco più che per problemi eminentemente a carico dell’apparato respiratorio.
      Nei pazienti invece con scompenso destro, come a volte sono i BPCO, la riduzione della pressione intratoracica produce effetti prevalentemente favorevoli e quindi non ostacola il weaning.
      Ciao e grazie per il commento. Alla prossima.

  2. Come al solito Giuseppe chiarissimo e praticissimo! Sebbene io sia stata al corso di recente, repetita iuvant. Abbiamo giusto un caso di weaning difficile…un sorriso Sara

    • Ciao Sara, mi fa molto piacere che tu “rimanga sul pezzo” seguendo attivamente ventilab dopo il corso di ventilazione meccanica. E’ il modo migliore per non fare sbiadire, più o meno rapidamente, tutto il lavoro fatto insieme.
      Del resto, inizialmente ventilab era stato pensato principalmente come strumento di formazione continua per i corsisti. Adesso contiamo ogni mese tra i 7000 e gli 8000 visitatori unici, la maggior parte dei quali sono visitatori abituali.
      Grazie a tutti, ce lo meritiamo proprio!

  3. Caro Beppe, direi di animare un po’ la discussione intorno al tuo interessantissimo post, perciò ti chiedo qualche chiarimento e invito chiunque ne abbia voglia a fare altrettanto: credo si tratti di rilevazioni abbastanza inconsuete nelle nostre terapie intensive, per cui è meglio approfittare dell’occasione e della tua competenza.

    1) MIP e NIF sono esattamente la stessa cosa?
    2) Come misurare il carico quando alla traccia di Pes abbiamo evidenza di un’espirazione attiva?
    2) La posizione seduta quanto e come limita la flow limitation?
    3) Puoi spiegare meglio perchè con la posizione seduta aumentano i punti d’appoggio del diaframma?

    Grazie

    • Caro Daniele, cerco di rispondere alle tue domande:
      1) MIP e NIF sono la stessa cosa. Mi chiedo sempre più perchè non si voglia chiamare con un unico nome la stessa cosa…come quando vedo i ventilatori meccanici che chiamano la stessa ventilazione in modi diversi. L’unica ventilazione che ha ovunque lo stesso nome è la SIMV! (chi ha fatto il Corso di Ventilazione Meccanica capisce il perchè del “!”)
      2) E’ una misura che talvolta è necessariamente soggettiva. Infatti, nel paziente senza attivazione dei muscoli espiratori, è sufficiente misurare il dP tra il valore massimo della pressione esofagea (che è in espirazione) e quello minimo ragggiunto durante l’inspirazione. Nel paziente che espira attivamente, il valore espiratorio è aumentato per effetto dell’attività dei muscoli espiratori (cioè la muscolatura addominale): ovviamente questo aumento espiratorio di pressione esofagea non deve essere incluso nel carico inspiratorio. Come fare? Con un po’ di arte ed una mano sulla pancia. Spesso sulla pressione esofagea si vede o il momento il cui la pressione esofagea espiratoria è aumentato dall’espirio attivo: è proprio il caso della figura che ho inserito nel post. Nel respiro accanto alla freccia, lo vedi bene (la riga rossa tratteggiata superiore è stata messa volutamente al di sotto della pressione massima espiratoria). Altre volte si vede un breve “gradino” nella pressione esofagea tra la fine dell’espirazione e l’inizio dell’inspirazione che indica un breve rilasciamento della contrazione addominale prima dell’inizio dell’inspirazione. Quello è il momento buono. A tutto questo è buona norma valutare in tempo reale dove è il valore “giusto” seguendo la respirazione del paziente con gli occhi sul monitor e la mano sulla pancia: questo mi aiuta molto a capire quando finisce l’espirazione attiva (si rilassano i muscoli dell’addome) ed a trovarne il corrispettivo sulla curva di pressione esofagea.
      2_bis) Ci sono diverse evidenze che alcuni pazienti hanno flow limitation in posizione supina ma non in posizione seduta (una per tutte: Koulouris NG et al. A simple method to detect expiratory flow limitation during spontaneous breathing. Eur Respir J 1995; 8:306–13). Sappiamo quindi che in alcuni casi (tutt’altro che rari) mettere il paziente seduto elimina completamente la flow limitation.
      3) La posizione seduta aumenta la forza complessiva dei muscoli respiratori, cioè la MIP (Heijdra YF. Thorax 1994;49:453-8). Meglio se nelle posizione seduta si appoggiano le braccia (Kim KS Multidiscip Respir Med 2012;7:9) (magari sul bracciolo della poltrona e sulla sponda del letto). Non è detto che questo sia in realtà dovuto all’aumento della forza del diaframma, quanto piuttosto all’effetto su tutta la muscolatura respiratoria. Inoltre la posizione seduta, rispetto alla supina, aumenta la pressione espiratoria, favorendo la tosse. E poi, insomma, la vogliamo smettere di tenere i nostri pazienti sdraiati nel letto?

  4. Ringrazio per la spiegazione chiarissima. Nella pratica quotidiana, valuto molti pazienti misurando loro la Mip. La formula posta alla fine dell’articolo trova un buon riscontro per il sesso maschile ma mi lascia dubbiosa per il femminile. Rispetto al “misurato” , il valore normale di riferimento in base a età e peso per le donne mi risulta sempre molto alto, non capisco dove sbaglio a fare il calcolo…potete aiutarmi? Grazie Cinzia

    • Cara Cinzia, grazie per il commento. Hai perfettamente ragione: mi era rimasta nella tastiera l’ultima parte della formula (quella che considera anche l’altezza della donna, nell’uomo invece l’altezza non è inclusa nella formula). Ora la formula che trovi è corretta. La reference che puoi consultare è: Harik-Khan RI et al. Determinants of maximal inspiratory pressure: the Baltimore Longitudinal Study of Aging. Am J Respir Crit Care Med 1998; 158:1459-64 (per scaricarlo clicca qui).
      Grazie ancora per avere trovato l’imprecisione ed avermi consentito di correggerla.
      Ti aspetto ancora su ventilab.

  5. Ciao,
    una domanda stupida: nei pazieni PEEP dipendenti, in cui non posso mettere la PEEP a 0, come mi regolo sul valore della NIF? lo aggiungo al valore rilevato dalla traccia sul ventilatore?
    Grazie

    • Buona domanda, caro Marco.
      La risposta è complessa. Infatti al variare del volume polmonare di fine espirazione (end-expiratory lung volume, EELV), la lunghezza (e l’orientamento) dei muscoli respiratori si modifica. Se pensiamo al diaframma, maggiore è l’EELV, minore è la lunghezza delle sue fibre muscolari e maggiore il suo raggio di curvatura, come puoi vedere nella figura qui sotto:

      Per la legge di Starling, minore lunghezza della fibra muscolare significa minor precarico e minor tensione (pressione) generata.
      Inoltre anche la legge di Laplace (P=2T/r) gioca contro la forza generata dal diaframma ad elevati volumi polmonari: tanto maggiore è il raggio di curvatura (r), tanto minore la pressione (P) generata a parità di tensione della fibra muscolare (T).
      Questi presupposti teorici trovano conferma in vivo, come puoi vedere nel grafico qui sotto:
      .
      La MIP (maximal inspiratory effort) si riduce all’aumentare del volume polmonare a cui inizia la manovra, fino ad azzerarsi a capacità polmonare totale.
      Quali le implicazioni pratiche?
      La MIP dovrebbe essere presa a capacità funzionale residua (quindi senza PEEP). Ma se questo non fosse possibile (per la presenza di PEEP o autoPEEP), può essere ragionevole aggiungere il valore di PEEP totale alla MIP misurata per avere una stima approssimativa della MIP che il paziente teoricamente avrebbe senza PEEP (tenendo però conto delle considerazioni prima fatte). Dobbiamo anche considerare che la forza muscolare realmente a disposizione del paziente per inspirare è quella misurata con la manovra di inspirio forzato senza l’aggiunta della PEEP (che c’è e quindi di fatto svantaggia il paziente).

  6. Domanda che forse non c’entra nulla: nello svezzamento difficile il PMI (Pmusc index) che ruolo pensi che possa rivestire?

    • Grazie Marco per il commento.
      Non penso che il PMI possa essere utile nel weaning. Potrebbe forse essere utile per aiutare a dosare il pressure support in maniera tale da mantenere sempre un po’ di attività respiratoria del paziente: spesso i pazienti sono sovrassistiti e questo può facilitare la disfunzione diaframmatica che poi rende il weaning più difficile.
      C’è anche da considerare che, a mia conoscenza, il PMI non è più stato oggetto di ricerca clinica dopo l’articolo di esordio (Foti G et al. End-inspiratory airway occlusion. Am J Respir Crit Care Med 1997; 156:121-6), nel quale peraltro era studiato su 9 pazienti senza patologie ostruttive (asma o BPCO): forse è un po’ generoso nutrire grandi aspettative su di esso.

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