ONE LUNG VENTILATION

 Posted by on 16/05/2015  Add comments
May 162015
 

La ventilazione monopolmonare (“one lung ventilation” o OLV) è parte integrante delle tecniche anestesiologiche nella chirurgia del polmone e dell’esofago toracico nelle quali, come nella maggior parte della chirurgia toracoscopica, sono richiesti il decubito laterale del paziente, l’apertura del torace ed il collasso del polmone “superiore” (“non dependent”) per consentire l’atto chirurgico. L’ipossia è la problematica di maggior rilievo durante questo tipo di ventilazione e chirurgia e si presenta in circa il 10% dei pazienti; restano ancora dibattuti quali provvedimenti siano adeguati a contrastarla (se e quanta PEEP, FiO2 uguale o inferiore a 1, reclutamenti). E’ però progressivamente cresciuta la consapevolezza che l’insorgenza d’insufficienze d’organo postoperatoria può essere correlata alla condotta intraoperatoria e prevenuta anche con l’utilizzo di bassi volumi correnti.

Ipossia e OLV

Due fenomeni sono determinanti nella genesi dell’ipossia (1)

  • lo shunt vero

  • il mismatch ventilazione/perfusione

Inoltre la posizione sul fianco (2) influisce, con l’effetto della gravità, sia sulla distribuzione del flusso sia sulla creazione di atelettasie; in particolare la posizione sul fianco consente migliore ossigenazione rispetto alla supina e di questo si deve tener conto qualora la ventilazione monopolmonare sia richiesta in posizione supina. Lo shunt vero è determinato dal fatto che il polmone non dipendente è escluso dalla ventilazione ma perfuso; è limitato dal fenomeno della vasocostrizione ipossica (HPV). Nel preoperatorio va ottimizzato il trasporto d’ossigeno e la portata cardiaca mantenuta stabile intraoperatoriamente, incrementi sovranormali della gittata possono aggravare lo shunt per riduzione della vasocostrizione ipossicae per l’apertura di ulteriori vasi in territori non perfusi. Il mismatch ventilazione/perfusione, è condizionato dal dereclutamento o dalla sovradistensione. Il dereclutamento incrementa la quota di perfusione rispetto al volume alveolare; la sovradistensione riduce la perfusione per “strizzamento” dei vasi alveolari e riduzione della perfusione di alveoli ventilati, contemporaneo incremento delle resistenze polmonari e shunt verso distretti non ventilati.

Va ormai sempre più affermandosi il concetto che volumi correnti “ridotti” (6-8 ml pro Kg di peso corporeo ideale nella ventilazione bipolmonare e 5-6 nella monopolmonare) sono in realtà fisiologici. Allo stesso modo si stanno imponendo evidenze che volumi correnti elevati sono certo efficaci nel determinare migliori ossiemie, ma sicuramente in grado di scatenare risposte infiammatorie responsabili di complicanze postoperatorie polmonari ed extrapolmonari, facendo seguito a quanto ormai acquisito per l’ARDS.

Nella produzione scientifica più recente viene quindi consigliato di utilizzare, in anestesia ed in particolare in ventilazione monopolmonare, volumi correnti bassi con PEEP adeguata e manovre di reclutamento, in associazione con FiO2 inferiori (almeno in partenza) a 1.

Tuttavia, se i principi fisiopatologici sono chiari, è difficile trovare in letteratura indicazioni chiare ed applicabili in clinica per la gestione della ventilazione monopolmonare. Quindi mi sono parsi degni d’attenzione due articoli pubblicati lo scorso anno.

Attenti a quei due… trial

Nel primo (3) 12 pazienti sono stati sottoposti in maniera sequenziale a due modalità di ventilazione, definite “convenzionale” e “open lung“, in tre fasi dell’anestesia: bipolmonare supino, monopolmonare in decubito laterale con toracotomia, riespansione del polmone dopo resezione polmonare. In entrambi i gruppi il volume corrente era di 5-6 ml/Kg e la ventilazione “open lung” era in pressione controllata con rapporti I:E di 2:1 – 4:1 facendo in modo che ogni inspirazione cominciasse quando il flusso espiratorio del respiro precedente fosse arrivato a 0 L/min.

studio1

La P di lavoro (Paw) è stata inizialmente fissata a 30 cm H20, un valore arbitrariamente selezionato per il reclutamento polmonare, e la pressione di fine espirazione (RP) è stata regolata per mantenere un Vt di 5-6 ml/kg. Dopo 2 minuti, la Paw veniva ridotta a step di 2 cm H20 e la RP regolata, a ogni livello,  per mantenere un Vt = 5-6 ml/kg.  Ad ogni livello di pressione, la Compliance statica è stata calcolata come Vt / (Paw – RP).  La Paw è stata registrata a flusso “0” (equivalente ad un plateau prolungato in VCV).  Paw e RP sono stati quindi impostati al livello che ha prodotto la maggior compliance (cioè il volume corrente desiderato con la minor differenza di pressione) del sistema respiratorio.

Le conclusioni sono abbastanza minimaliste e ci dicono che questa tecnica (open lung) studiata nella ventilazione monopolmonare ottimizza la meccanica respiratoria e migliora gli scambi gassosi.

Nel secondo lavoro (4) trenta pazienti sono stati randomizzati in due gruppi, ventilati con 8 ml/Kg e poi con 5-7 in monopolmonare: entrambi ricevevano una manovra di reclutamento all’inizio e alla fine della ventilazione monopolmonare. Il gruppo di controllo veniva ventilato con PEEP = 5 cmH2O mentre quello di studio con una PEEP personalizzata grazie ad un trial decrementale. In particolare veniva impostata una ventilazione a pressione controllata con 20 cm H2O e PEEP = 5 incrementata di 5 cm H2O alla volta ogni dieci respiri fino a 20: una volta raggiunto il valore di 40 cmH2O (20 di PCV + 20 di PEEP) questa veniva mantenuta per 40 secondi. A questo punto veniva ridotta la PEEP di 2 cmH2O alla volta ogni due minuti, fino a ottenere la miglior Compliance (dinamica). Quindi dopo una nuova manovra di reclutamento, si ventilavano i pazienti in volume controllato con la miglior PEEP individuata.

table

Gli Autori concludono che, durante la ventilazione monopolmonare, il miglioramento dell’ossigenazione dopo reclutamento è meglio mantenuto dall’impiego di una PEEP individualizzata rispetto ad una PEEP standard.

Quindi quali outcome, in entrambi gli studi, variazioni di parametri fisiopatologici e nessuna incidenza di complicanze, mortalità e quant’altro!

Cosa possiamo imparare?

I due trial utilizzano metodiche di ventilazione tra loro diverse, uno anche poco usuali in anestesia come i rapporti invertiti, e caratterizzate dall’uso combinato di più provvedimenti (reclutamenti, PEEP e misura della compliance) e questo può rendere difficile identificare l’efficacia dei singoli fattori. Finora l’applicazione di una PEEP standard, nei vari trial su pazienti in anestesia e non solo in ventilazione monopolmonare, ha dato risultati imprevedibili in termini di ossigenazione. I due trial raggiungono risultati “limitati” ma sono interessanti per il metodo che possono insegnarci e cui possiamo approcciarci con senso critico. Ritengo infatti che l’approccio proposto, basato sulla ricerca della miglior compliance e personalizzazione della PEEP, abbia l’innegabile vantaggio di:

  • minimizzare il mismatch evitando il dereclutamento o la sovradistensione del polmone

  • lasciarci scegliere, solo a questo punto, quanta FiO2 è necessaria per ottenere la PaO2 desiderata

Confermano inoltre la mia esperienza che non è vero che più è grave l’ipossiemia maggiore deve essere la PEEP.

L’uso dei reclutamenti si è dimostrato utile in alcune categorie di pazienti in anestesia (obesi, laparoscopia) ma non mi sento di consigliarla come manovra routinaria. Diverso è il caso del paziente gravemente ipossico e che necessita di alte FiO2, come può accadere nella ventilazione monopolmonare.

Per quanto riguarda la prevenzione delle insufficienze d’organo postoperatorie c’è ormai consenso sull’impiego di volumi correnti “fisiologici”. Pur non potendo traslare acriticamente le pratiche adottate in terapia intensiva, è anche vero che, nei pazienti critici, la personalizzazione della PEEP (5) e l’impostazione della ventilazione ricercando la migliore compliance (6) hanno dato risultati favorevoli in termini di insufficienze d’organo e di outcome e che questa potrebbe essere una pratica anestesiologica altrettanto efficace in pazienti chirurgici ad alto rischio, per esempio quelli sottoposti a ventilazione monopolmonare.

Un saluto a tutti gli amici di Ventilab.

Bibliografia

  1. Levin AI et al.Arterial oxygenation and one-lung anesthesia. Curr Opin Anaesthesiol 2008, 21:28–36

  2. Szegedi LL et al. Gravity is an important determinant of oxygenation during one-lung ventilation.Acta Anaesthesiol Scand 2010; 54: 744–750

  3. Downs JB et al. Open lung ventilation optimizes pulmonary function during lung surgery. journal of surgical research 2014; 192:242-49

  4. Carlos Ferrando et al. Setting Individualized Positive End-Expiratory Pressure Level with a Positive End-Expiratory Pressure Decrement Trial After a Recruitment Maneuver Improves Oxygenation and Lung Mechanics During One-Lung Ventilation. Anesth Analg 2014;118:657–65

  5. Villar J et. A high positive end-expiratory positive pressure, low tidal volume ventilatory strategy improve uotcome in persistent acute respiratory distress syndrome: A randomized, controlled trial. Crit Care Med 2006; 34:1311-1318.

  6. Amato M. et al. Driving Pressure and Survival in the Acute Respiratory Distress Syndrome.N Engl J Med 2015;372:747-55.

Author: Antonio Rosano

L’autore di questo post è Antonio Rosano.

  8 Responses to “ONE LUNG VENTILATION”

  1. Ottimo articolo, come sempre. Tuttavia non riesco a capire quale sia il sistema migliore per personalizzare la PEEP in corso di anestesia generale. Grazie

    • Ciao Alessio, grazie per il tuo commento e scusa per il piccolo ritardo nella mia risposta ma sono stato assente per alcuni giorni.
      In un precedente post ( http://www.ventilab.org/2014/06/12/ventilazione-meccanica-in-anestesia-tra-bassi-volumi-correnti-e-peep/ ) si parla proprio di PEEP in corso d’anestesia. Quando parliamo di ventilazione in anestesia siamo in un campo molto diverso dal trattamento dell’ARDS: in genere i polmoni dei pazienti sono sani e ventilati per non più di qualche ora. Le conoscenze circa la risposta infiammatoria ad una ventilazione scorretta e mantenuta nel tempo (VILI) sono ormai acquisite per i pazienti critici e pongono, per la ventilazione in corso d’anestesia, il quesito se il modo di ventilare può prevenire e/o ridurre le gravi complicanze postoperatorie. Peraltro proprio PROVHILO ha fallito nel dimostrare la superiorità di una PEEP alta (12 cmH2O !!!) e uguale per tutti rispetto ad una bassa/assente ed era prevedibile proprio perché la grande maggioranza dei polmoni sono sani e PEEP così alte accrescono (come è successo) l’incidenza di ipotensione e sono indicate, a mio parere, solo per categorie particolari (obesi, laparoscopia, ventilazione monopolmonare) che erano però escluse dallo studio.
      Quindi esiste consenso su una ventilazione per tutti a volumi correnti fisiologici ed una bassa (4 – 6 cmH2O) PEEP, da personalizzare in caso di categorie “speciali” di pazienti (ventilazione monopolmonare, obesi, laparoscopia). In un precedente post ( http://www.ventilab.org/2013/10/06/la-peep-nella-ards-tabelline-o-compliance/ ) è ben spiegato come scegliere la PEEP adatta, cioè quella con la maggior compliance, e a quello rimando: la procedura illustrata può essere seguita anche con i ventilatori di anestesia. Per quanto riguarda la ventilazione monopolmonare, oggetto di questo post, puoi rileggerti il metodo sperimentale dei due lavori (ho corretto il post che era stato vittima di un errore d’impaginazione!); personalmente sono convinto che pubblicazioni come quelle ci possono insegnare più di certi trial multicentrici randomizzati e controllati perché ci aiutano non a darci un’evidenza ma a farci una conoscenza.
      Antonio

  2. Durante anestesia generale e prestando attenzione nel settare il Vt sul peso-paziente e dovendo adottare filtri HME con relativo spazio morto come ti regoli?

    Grazie

    • Grazie Stefano per il tuo commento che ci permette di toccare un aspetto della ventilazione, quale quello dell’umidificazione, in genere trascurato.
      Nella realtà anestesiologica dove io lavoro i filtri, il cui nome è Heat and moisture exchangers (HME), tra circuito e paziente, sono la norma con l’obiettivo di riutilizzare il circuito per più anestesie nel corso della giornata, grazie alle documentate proprietà antibatteriche.
      E’ peraltro noto che questi filtri costituiscono uno spazio morto, a volte non trascurabile, e sono in grado di incidere sulle resistenze al flusso, soprattutto quando carichi di umidità. Quest’ultimo aspetto, che può creare qualche problema sia inspiratorio che espiratorio al paziente attivo, nel paziente passivo tipico dell’anestesia è trascurabile.
      Lo spazio morto aggiuntivo può rappresentare un problema in quei pazienti nei quali è molto impegnativo controllare la PaCO2 e l’acidosi conseguente come in alcune gravi insufficienze respiratorie in terapia intensiva ma condizione non frequente in anestesia, dove normalmente ventiliamo polmoni sani. Inoltre, anche nella chirurgia laparoscopica, un incremento moderato della CO2 non è un problema clinico rilevante. Forse il motivo per cui molti anestesisti si preoccupano di un aumento della CO2 (per esempio a 50 mmHg) ma non di una riduzione della stessa entità (30 mmHg) è un senso di fallimento della mission (erroneamente identificata con “ ventilare il paziente” mentre invece è ossigenare, in quantità sufficiente)
      Ventilare in anestesia con volumi correnti fisiologici vuol dire utilizzare volumi correnti di 6 – 8 ml/Kg di peso corporeo ideale (ovvero considera sesso e altezza dei pazienti!) con i quali, in genere, ci è consentito di ovviare agli effetti prodotti dall’incremento di spazio morto indotto dagli HME. Per i più attenti alla problematica la soluzione è l’utilizzo di filtri a basso volume compatibilmente con gli obiettivi di umidificazione.

  3. Avrei una richiesta per il dott. NATALINI.
    Vorrei che mi spiegasse la ventilazione in Automode ventilatori Siemens maquet . Quando usarla?
    Lo saluto caramente . Ci siamo conosciuti al corso del Cardarelli .
    Ciao Giuseppe Miranda

    • Ciao Giuseppe, la funzione Automode nei ventilatori Maquet consente di trasformare una ventilazione controllata “pura” (con soli atti respiratori attivati dal ventilatore) in una assistita “pura” (con inspirazioni esclusivamente triggerate dal paziente).
      Facciamo un esempio. Normalmente un paziente in ventilazione a pressione controllata se è passivo riceve le insufflazioni programmate dall’impostazione della frequenza respiratoria. Se per esempio avessimo impostato 12/minuto di frequenza respiratoria, il ventilatore erogherebbe un’insufflazione ogni 5 secondi. Se il paziente diventasse attivo e triggerasse un atto inspiratorio prima che siano trascorsi i 5 secondi, anticiperebbe l’erogazione dell’atto controllato al momento del triggeraggio (avremmo quindi una ventilazione assistita/controllata).
      Se attivi l’Automode, quando il paziente triggera viene “passato” in pressione di supporto, mentre ritorna a fare la pressione controllata se non triggera per un periodo superiore ad un tempo di apnea (trigger timeout) che può essere regolato (se non sbaglio) tra i 7 ed i 12 secondi. Se il paziente fosse in volume controllato o in PRVC la modalità mdi ventilazione assistita associata è il volume assistito.
      Quando usare l’Automode? Non lo so proprio… Mi sembra più un simpatico gadget che una strategia di ventilazione. Infatti, a parità di pressione inspiratoria, pressione controllata e pressione di supporto sono simili ad eccezione del criterio che fa terminare l’inspirazione: nella prima modalità l’inspirazione termina quando il tempo inspiratorio impostato è trascorso, nella seconda l’inspirazione si conclude quando si raggiunge il trigger espiratorio. Certo, non è la stessa cosa, ma, a mio parere, è di norma preferibile scegliere quale tra le due modalità è più adatta allo specifico paziente che stiamo ventilando e quindi utilizzare solo quella.

  4. …e se il pz è un bpco severo da sottoporre a chirurgia toracica???
    come mi comporto con peep reclutamento e rapporto I:E??
    quali strategie ventilatorie posso mettere in atto??
    grazie dei suoi preziosi suggerimenti
    francesca

    • La tua domanda Francesca, mesi dopo la pubblicazione del post, mi fa piacere perché vuol dire che utilizzate Ventilab per studiare e riflettere, approfittando della ricchezza di contenuti del sito.
      Il BPCO non è un paziente che si presta ad utilizzare la ventilazione con rapporto 4:1 come nel primo dei due studi citati; è facile all’iperinflazione anche se, per i flusso limitati, una “modica” PEEP esterna potrebbe “migliorare” l’iperinflazione.
      In anestesia le cose si complicano perché i ventilatori da sala operatoria in genere non permettono le occlusioni e quindi, nel caso specifico, lo smascheramento della PEEP occulta.
      Tuttavia, fatte le debite distinzioni tra ARDS ed un polmone privo di malattia acuta ancorché BPCO, quanto descritto nel precedente post del 18 ott 2015 (http://www.ventilab.org/2015/10/18/peep-bpco-e-ards/ ) rappresenta il metodo di scelta.
      Quando applicarlo nella OVL? Il primo degli studi citati applica il protocollo durante tutte le fasi della chirurgia. Le compliance (Vt / Paw – PEEP) trovate sono significativamente migliori per il protocollo di studio rispetto al controllo in tutte le fasi. Gli Autori utilizzano una modalità a pressione (APRV) che abbiamo già detto non essere consigliabile nel BPCO, con trial decrementale (che potrebbe essere utile in caso di desaturazione ma con pressione arteriosa normale).
      Quindi in pratica: frequenze respiratorie ridotte (come nel metodo della best PEEP) per favorire l’espirazione, controllando l’azzeramento della curva a fine espirazione; ricerca della migliore compliance con il metodo del post citato, almeno dopo l’intubazione, meglio se all’inizio della toracotomia in decubito laterale; se desaturazione ma con pressione arteriosa normale trial decrementale (cioè reclutamento e poi valori di PEEP a scendere).

      Antonio

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