PEEP, FIO2, PaO2 e compliance nella ARDS: come sbrogliare la matassa

Roberto, un bravo collega che ho avuto il piacere di conoscere ad un nostro Corso di Ventilazione Meccanica, mi offre lo spunto per tornare sulla scelta della PEEP nella ARDS.

Roberto ha letto che l’utilizzo delle tabelle PEEP/F_IO₂ è il solo, tra i metodi descritti per scegliere la PEEP nella ARDS, che consenta di applicare un livello di PEEP correlato alla gravità della ARDS (cioè una PEEP più bassa nella ARDS lieve ed una più elevata nella ARDS grave): possiamo considerare questo dato come un elemento a favore delle tabelle PEEP/F_IO₂? Vorrebbe anche sapere quanto sia ragionevole la semplificazione di applicare una PEEP tra 5 e 10 cmH₂O nella ARDS lieve, tra 10 e 15 cmH₂O nella ARDS moderata e superiore a 15 cmH₂O nella ARDS grave.

Figura 1.

Prima di entrare nel dettaglio, ripercorriamo la storia di una famosa tabella PEEP/F_IO₂ (figura 1). Essa nasce come “protocollo di reparto” in qualche Terapia Intensiva americana ed è stata poi utilizzata arbitrariamente (cioè senza spiegare come è stata ottenuta nè proporre una reference) in alcuni trial clinici sulla ARDS. Questa tabella si affaccia quindi nella pratica clinica in assenza di qualsiasi razionale fisiopatologico o evidenza clinica. L’argomento è già stato trattato nel post del 06/10/2013 a cui rimando in caso di necessità di chiarimenti.

Cerchiamo ora di capire perchè l’utilizzo della tabella PEEP/F_IO₂ consente di differenziare il livello di PEEP nei diversi livelli di gravità della ARDS. La gravità della ARDS è definita dal rapporto PaO₂/F_IO₂: la ARDS è classificata lieve se questo è tra 200 e 300 mmHg, moderata se è tra 100 e 200 mmHg e grave se è inferiore a 100 mmHg. Questa scelta è certamente discutibile da un punto di vista fisiopatologico ma pragmaticamente accettabile dal punto di vista clinico.

Figura 2.

L’utilizzo di una tabella PEEP/F_IO₂ prevede che si abbia il medesimo obiettivo ossigenativo (ad esempio una saturazione tra 88 e 95% o una PaO₂ tra 55 ed 80 mmHg) nei pazienti con ARDS lieve, moderata e grave. Si aumentano quindi progressivamente e parallelamente i livelli di F_IO₂ e PEEP secondo la tabella di riferimento finchè non si ottiene la PaO₂ desiderata. I pazienti con ARDS grave hanno, per definizione, un rapporto PaO₂/F_IO₂ più basso di quelli con ARDS lieve: è quindi implicito nella definizione che, per ottenere la stessa PaO₂, i pazienti con ARDS grave necessitino di una F_IO₂ più elevata dei pazienti con ARDS lieve. Utilizzando la tabella PEEP/FIO2, PEEP e F_IO₂ vanno “a braccetto”: se è alta la F_IO₂ è necessariamente alta anche la PEEP. Quindi il fatto che la tabella PEEP/F_IO₂ attribuisca PEEP crescenti all’aumentare della gravità della ARDS non è un argomento a favore di questa scelta ma semplicemente una conseguenza ovvia ed intrinseca al metodo di scelta della PEEP. Esistono tabelle diverse da quella della figura 1, ad esempio quella in figura 2 prevede l’applicazione di PEEP più elevate per un approccio definito “lung open ventilation”. 

Al contrario delle tabelle PEEP/F_IO₂, la scelta della “best PEEP” utilizzando semplici misure di meccanica respiratoria slega completamente la PEEP dalla F_IO₂ e dalla PaO₂. Nonostante esistano diversi approcci per questa scelta della “best PEEP”, il risultato finale comune a tutti i metodi è sempre lo stesso: la “best PEEP” è quella che si associa alla miglior (=più alta) compliance. Solo dopo aver scelto la PEEP che determina la miglior compliance, si aggiusta la F_IO₂ per ottenere un’ossigenazione accettabile: è evidente che in questo modo la F_IO₂ non ha alcuna influenza nella scelta della PEEP. E’ quindi possibile che pazienti con ARDS grave abbiano una bassa PEEP ed una alta F_IO_2.

Scegliere la “best PEEP” è molto più facile di quanto possa sembrare e può essere fatto in pochi minuti con qualsiasi ventilatore da qualunque medico abbia un minimo di conoscenza della ventilazione meccanica. Provare per credere. Ecco un esempio. Nella figura 3 vediamo il monitoraggio della ventilazione meccanica in una paziente con ARDS grave.

Figura 3

In questo caso abbiamo valutato la driving pressure (cioè la differenza tra pressione di plateau e PEEP totale) mantenendo un volume corrente costante a diversi livelli di PEEP (come spiegato nel già citato post del 06/10/2013): il livello di PEEP che si associa alla minor driving pressure corrisponde alla PEEP che determina la miglior compliance durante l’erogazione del volume corrente ed è la “best PEEP“. Possiamo vedere nella colonna dei numeri di destra che la pressione di plateau (Pplat) è 21 cmH₂O con 5 cmH₂O di PEEP: la driving pressure di 16 cmH₂O è ottenuta dalla differenza tra queste due pressioni, considerando che in questo caso la PEEP coincide con la PEEP totale perchè è assente PEEP intrinseca (il flusso espiratorio arriva sulla linea dello zero prima dell’inizio dell’inspirazione successiva). La compliance, che ottiene dividendo il volume corrente (in questo caso 360 ml) per la driving pressure, è circa 23 ml/cmH₂O. Con 5 cmH₂O di PEEP la pressione di plateau sembra “tranquilla” (21 cmH₂O difficilmente si associano ad un rilevante stress polmonare) e la valutazione “occhiometrica” dello stress index (vedi post del 15/08/2011 e del 28/08/2011) è rassicurante (vediamo una salita lineare della pressione delle vie aeree durante il flusso inspiratorio, come evidenziato dalla linea bianca tratteggiata sulla curva di pressione della terza inspirazione). In questa paziente con ARDS grave abbiamo ottenuto la minor driving pressure (=la miglior compliance) proprio con questi 5 cmH₂O di PEEP.

Nella figura 4 vediamo il monitoraggio della stessa paziente con 11 cmH₂O di PEEP.

La pressione di plateau potrebbe essere ancora accettabile (31 cmH₂O), ma la driving pressure è chiaramente aumentata (20 cmH₂O) e conseguentemente (essendo costante il volume corrente) anche la compliance è peggiorata (si è ridotta a 18 ml/cmH₂O). Inoltre lo stress index (sempre valutato “a occhio”) appare chiaramente superiore a 1 (cioè con un aumento della pendenza della curva di pressione nella parte finale dell’espirazione), come evidenziato dalla linea tratteggiata bianca.

In questa paziente la scelta più ragionevole sembra quindi quella di mantenere una PEEP di circa 5 cmH₂O ed associare una F_IO₂ sufficiente a raggiungere una PaO₂ di 60-70 mmHg. Se ci fossimo affidati alle tabelline PEEP/F_IO₂ o all’applicazione empirica di una PEEP di almeno 15 cmH₂O (visto che ci troviamo davanti ad una ARDS grave) avremmo messo in pericolo la vita della paziente (più di quanto non lo fosse già a causa della grave malattia che l’aveva colpita).

Mi sembra quindi ragionevole preferire poche, semplici misure (pressione di plateau e PEEP totale) per determinare la “best PEEP” nell’ottica di una ventilazione protettiva, piuttosto che usare tabelle PEEP/F_IO₂ o scegliere una PEEP predefinita in funzione del rapporto PaO₂/F_IO₂.

A supporto dell’utilizzo della driving pressure nella scelta della PEEP, è fresco di pubblicazione un articolo scritto da alcuni tra i maggiori esperti della ARDS sul New England Journal of Medicine del 19 febbraio 2015 (1). Questa elegante meta-analisi supporta il concetto che ciò che rende veramente protettiva la ventilazione nella ARDS (cioè che contribuisce alla riduzione della mortalità) è proprio la riduzione della driving pressure. L’entità del volume corrente e della PEEP non sono di per sè associati alla sopravvivenza, lo diventano solo se portano ad una riduzione della driving pressure. In altri termini è protettiva quella ventilazione che imposta volume corrente e PEEP per ridurre la driving pressure: nella pratica clinica questo si traduce nella limitazione del volume corrente e nella scelta della PEEP associata alla compliance più elevata, come abbiamo sopra descritto.

In uno dei prossimi post discuteremo come la misurazione della pressione esofagea possa eventualmente contribuire ad una scelta oculata della PEEP nei pazienti con ARDS.

In conclusione, la scelta della PEEP nella ARDS (allo stato attuale delle conoscenze) potrebbe essere gestita considerando che:

• l’obiettivo dovrebbe essere il miglioramento (=l’aumento) della compliance dell’apparato respiratorio
• il miglioramento della compliance si associa sempre alla riduzione della driving pressure (a parità di volume corrente)
• la driving pressure si calcola facilmente facendo la differenza tra la pressione di plateau e la PEEP totale
• nella pratica clinica è quindi sufficiente, mantenendo costante il volume corrente, misurare la driving pressure a diversi livelli di PEEP e scegliere una PEEP associata ai minori valori di driving pressure
• a questo punto la F_IO₂ può essere scelta per avere un accettabile valore di PaO₂ (cioè di almeno 60 mmHg, salvo diverse esigenze).

Un sorriso a tutti gli amici di ventilab.

 

Bibliografia

1) Amato MB, Meade MO, Slutsky AS, Brochard L, Costa EL, Schoenfeld DA, Stewart TE, Briel M, Talmor D, Mercat A, Richard JC, Carvalho CR, Brower RG. Driving pressure and survival in the acute respiratory distress syndrome. New Eng J Med 2015; 372:747-55

Airway Pressure Release Ventilation (APRV): come e perchè utilizzarla nel paziente con ARDS.

La Airway Pressure Release Ventilation (APRV) è una modalità di ventilazione un po’ strana, ma vale la pena conoscerla (ed imparare ad utilizzarla) perchè, a mio parere, in alcuni momenti può realmente cambiare la vita a qualche nostro paziente.

La APRV può essere molto utile in alcuni casi, ma come sempre non è la modalità di ventilazione in sè che “salva” il paziente, ma come la si utilizza.

Cosa è la APRV: come funziona, indicazioni e benefici clinici.

La APRV è un caso particolare di BIPAP (vedi post del 29/11/2014), in cui la pressione alta (Palta) viene mantenuta per un tempo superiore alla pressione bassa (Pbassa) (il tempo di Pbassa deve comunque essere inferiore a 1.5 secondi). Quindi la APRV è una CPAP su due livelli, ed il livello di pressione nettamente prevalente è quello alto (vedi figura 1).

Figura 1

La pressione alta.

Per capire la APRV, analizziamo per ora solamente la sua parte predominate, cioè i periodi a Palta, e dimentichiamo temporaneamente la presenza dei brevi periodi a Pbassa: da questa prospettiva ci troviamo di fronte ad una CPAP con una pressione elevata.

Sappiamo che una alta CPAP aumenta il volume di fine espirazione, lasciando il lavoro respiratorio a carico del paziente. A questo punto diventano chiare due condizioni che devono essere simultaneamente presenti per un’indicazione razionale della APRV:  1) la necessità di aumentare il volume polmonare a fine espirazione e 2) la volontà di far respirare spontaneamente il paziente. La APRV può essere applicata anche a pazienti passivi, ma in questo caso è inutile chiamarla APRV, il suo nome più corretto diventa pressione controllata a rapporti invertiti e perde tutti i vantaggi che descriveremo (che sono legati proprio alla presenza del respiro spontaneo): pertanto parleremo solo della “vera” APRV, cioè quella applicata in presenza di respiro spontaneo.

La necessità di aumentare il volume polmonare a fine espirazione ci fa venire subito in mente la Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS), condizione in cui spesso la capacità funzionale residua diventa inferiore ad 1 litro. Per questo motivo la principale applicazione della APRV è proprio la ARDS, mentre la APRV può essere vista come un controsenso in chi già soffre un elevato volume di fine espirazione, come i pazienti con iperinflazione dinamica associata a broncopneumopatia cronica ostruttiva.

Solo la presenza di attività respiratoria spontanea consente di sfruttare appieno i vantaggi della APRV. Per questo motivo la APRV non offre vantaggi rispetto alla ventilazione protettiva convenzionale (anzi, potrebbe anche essere peggiore) nelle fasi più gravi di ARDS, quando è necessario sedare e paralizzare i nostri pazienti. La APRV può diventare però un’arma decisiva quando si vogliano sospendere paralisi e sedazione nei casi di ARDS grave-moderata: spesso in questi pazienti l’inizio della ventilazione assistita è tempestoso, con tachipnea associata ad elevati volumi correnti, il tutto in un mare di asincronie. La CPAP della APRV lascia libero il paziente di respirare senza necessità di sincronia, e le inspirazioni su Palta, prive di supporto inspiratorio, normalmente si associano a volumi correnti accettabili. Ovviamente non si chiede al paziente di garantire da solo tutta la ventilazione/minuto, è sufficiente un contributo del paziente pari al 10-30% della ventilazione minuto (il resto lo faranno i passaggi in Pbassa, come vedremo in seguito). Il ripristino del respiro spontaneo favorisce l’aumento della portata cardiaca e la perfusione splancnica (per aumento del ritorno venoso associato a sedazione ridotta o abolita), il miglioramento dell’ossigenazione (si privilegia la ventilazione delle zone basali del polmone e la ridistribuzione dei gas alveolari) e la prevenzione della disfunzione dei muscoli respiratori indotta dalla ventilazione.

La pressione bassa.

La APRV deve anche supportare il paziente nell’eminazione di CO₂ e questo risultato è ottenuto con i brevi periodi di Pbassa: nel passaggio a Pbassa (definito “rilascio di pressione“) i polmoni esalano un volume di gas che contiene CO₂ ed il ritorno a Palta si ottiente con un volume di gas fresco che non contiene CO₂. Si capisce bene a questo punto perchè si chiama “ventilazione a rilascio di pressione nelle vie aeree“: grazie ai rilasci di pressione si concretizza il supporto della ventilazione (=eliminazione di CO₂), che sarà tanto maggiore quanto più frequenti saranno le fasi di Pbassa e quanto più grande il volume esalato nel passaggio a Pbassa.

In sintesi: il paziente rimane prevalentemente in CPAP (Palta) e non riceve alcun supporto inspiratorio ed i brevi rilasci di pressione consentono di eliminare “aria sporca” (=con CO₂) e sostituirla con “aria pulita” (=senza CO₂).

Al termine del periodo di Pbassa è comunque necessario che rimanga nei polmoni una pressione positiva (concettualmente simile alla PEEP totale) in linea con i valori di PEEP che riteniamo appropriati  per evitare l’atelectrauma. Grazie alla breve durata della Pbassa, questo risultato sarà ottenuto per merito dell’auto-PEEP (che, come abbiamo visto nel post del 18/08/2014, non è necessariamente un veleno…). 

A rigor di termine può essere improprio parlare di PEEP ed auto-PEEP (PEEP= positve end-expiratory pressure) nella APRV, visto che il periodo di Pbassa non è “l’espirazione” ma “una delle espirazioni” del paziente, una parte delle quali si può verificare anche a Palta. La figura 3 riportata di seguito potrà chiarire meglio il concetto. Impropriamente, solo per comodità continueremo a chiamare PEEP la pressione al termine del periodo di Pbassa.

Come impostare la APRV.

La gestione della APRV potrebbe non essere semplice ed immediata perchè richiede scienza, arte ed esperienza. Pertanto finchè non si diventa familiari con le sue dinamiche, suggerisco di applicare la APRV in casi abbastanza semplici (anche se la ARDS semplice non è mai) e progressivamente cercare di dominare anche le situazioni più complesse.

L’utilizzo della APRV si fonda su due fasi che devono essere continuamente ripercorse: 1) l’impostazione dei parametri e 2) l’adeguamento dell’impostazione in base ai risultati ottenuti.

Impostazione dei parametri.

La APRV richiede l’impostazione di 4 variabili: Palta, Pbassa, la durata di Palta (T-Palta) e la durata di Pbassa (T-Pbassa). Vediamo quale può essere una loro iniziale impostazione ragionata.

Palta: inizialmente si può impostare una Palta tra i 20 ed i 25 cmH₂O. E’ mia opinione che sarebbe bene stare sempre almeno 5 cmH2O al di sotto della pressione di plateau di sicurezza (che spesso viene identificata a 30 cmH₂O). Non propongo calcoli che potrebbero risultare complessi, ma penso che questa scelta possa con buona sicurezza assorbire anche gli aumenti di pressione transpolmonare dovuti all’attività respiratoria del spontanea del paziente durante Palta;

Pbassa: come impostazione iniziale preferisco scegliere 0 cmH₂O associata ad un T-Pbassa molto breve (vedi sotto). In questo modo il flusso espiratorio passivo che inizia con il passaggio a Pbassa si interrompe precocemente, lasciano nel paziente una certa quota di “auto-PEEP“, che noi sfrutteremo per evitare il ciclico collasso alveolare in espirazione. (esiste anche la corrente di pensiero che preferisce valori di Pbassa sopra lo zero e un T-Pbassa più lungo. Ritengo che questo approccio condizioni inevitabilmente un T-Palta troppo breve, tuttavia in alcuni pazienti anche questa scelta potrebbe essere efficace);

T-Pbassa: può essere opportuno iniziare con 0.5″-0.6″.

T-Palta: la somma T-Pbassa + TPalta descrive la durata di un ciclo completo di APRV. Se scegliessimo 0.5″ di T-Pbassa e 4.5″ di T-Palta, avremmo un ciclo di 5″. Questo significa che ogni 5″ (e quindi 12 volte al minuto) c’è un rilascio di pressione e quindi un contributo meccanico alla ventilazione. Se il T-Palta fosse ridotto a 2.5″, il ciclo sarebbe di 3″ e quindi 20 volte al minuto ci sarebbe il rilascio di pressione. Quest’ultima scelta garantisce un maggior contributo del ventilatore all’eliminazione della CO₂. Quindi il T-Palta deve essere accorciato quando si vuole supportare maggiormente l’eliminazione di CO₂, mentre dovrebbe essere allungato quando il paziente è in grado di mantenere una adeguata PaCO₂ con la propria attività respiratoria o quando è più importante supportare l’ossigenazione.

Adeguamento dell’impostazione in base ai risultati ottenuti.

PEEP totale: la PEEP totale si può misurare con l’occlusione di fine espirazione anche in APRV e dovrebbe essere simile alla PEEP che riteniamo appropriata. Nella figura vediamo un esempio: il plateau dell’occlusione a fine espirazione è indicato dalla doppia freccia rossa e si vede la lettura della PEEP totale che compare sul display numerico durante il periodo di occlusione.

Figura 2.

Se la PEEP totale fosse eccessiva, possiamo o ridurre i volumi correnti se sono elevati (vedi sotto) e/o aumentare T-Pbassa. Se la PEEP totale fosse invece insufficiente, possiamo ridurre il T-Pbassa e/o aumentare Pbassa.

Quando non è possibile stimare la PEEP totale, viene suggerito di modulare il T-Pbassa per interrompere l’espirazione quando il flusso espiratorio raggiunte il 50-75% rispetto al picco (vedi figura 3.)

Figura 3.

Volume corrente: le variazioni di passive di volume nel passaggio da Palta a Pbassa devono essere nei limiti accettabili della ventilazione protettiva, così come le variazioni totali di volume durante una fase di Palta devono essere ragionevoli.

Le variazioni di volume devono essere capite ed interpretate correttamente, per abituarci a farlo analizziamo il caso presentato in figura 4. Con i numeri da 1 a 4 sono indicate le diverse fasi di flusso (curva verde) durante Palta. Il numero 1 indica un flusso inspiratorio che inizia al passaggio da Pbassa a Palta. Al termine di questo flusso si completa un primo aumento nella traccia di volume corrente (la curva azzurra). Possiamo stimare (proiettando la fine del flusso sulla curva di volume) che a questo punto siano entrati circa 100 ml nei polmoni del paziente. Appena finito questo flusso inspiratorio, ne inizia un altro (il numero 2), questa volta completamente spontaneo (quindi un atto in CPAP a Palta). Al termine di questo flusso, il volume corrente è aumentato a circa 600 ml. Quindi segue un flusso espiratorio indicato con il numero 3 (un‘espirazione a Palta), al termine del quale il volume si è ridotto a circa 250 ml. L’ultima inspirazione (la numero 4) che avviene a Palta è ancora spontanea e riporta nuovamente il volume corrente a poco più di 600 ml. Il risultato finale è che durante il ciclo di Palta il volume polmonare non è mai aumentato oltre 600-650 ml (la somma algebrica di tre espirazioni ed 1 espirazione) : questo dato potrebbe essere accettabile in un paziente in cui il peso ideale fosse intorno agli 80 kg (saremmo entro gli 8 ml/kg), ma non in un soggetto il cui peso ideale fosse di 50 kg (aumento di volume di circa a 12 ml/kg). (Ovviamente si possono accettare sporadici volumi “eccessivi”).

Figura 4.

Se il volume fosse troppo piccolo possiamo aumentare la differenza tra Palta e la PEEP totale, viceversa quensta va ridotta se il volume corrente fosse eccessivo.

PaCO₂: se la PaCO2 fosse troppo elevata, la soluzione è ridurre T-Palta, con l’effetto di aumentare il numero di rilasci al minuto. Ovviamente possiamo aumentare il volume associato al rilascio di pressione (vedi sopra) qualora questo fosse inferiore al raccomandato.

PaO₂: l’ossigenazione può essere migliorata aumentando la pressione media delle vie aeree, cosa possibile aumentando Palta e/o T-Palta.

In questo post ho cercato di sintetizzare quanto ho appreso sulla APRV dagli studi clinici e dalla mia esperienza pratica. Certamente l’argomento si presterebbe a molte ulteriori considerazioni ed approfondimenti, che eventualmente affronteremo nello spazio per i commenti.

Conclusioni. 

Riassumendo gli aspetti principali della APRV:

• la principale indicazione alla APRV è il paziente con ARDS moderata/grave con attività respiratoria spontanea; può essere quindi particolarmente utile nella transizione dalla ventilazione controllata con sedazione/paralisi alla ventilazione assistita;
• la APRV consente di ridurre i sedativi, ripristinare l’attività dei muscoli respiratori e migliorare l‘ossigenazione, la portata cardiaca e la perfusione renale;
• il valore di pressione alta dovrebbe essere sempre più basso della pressione di plateau che si considera come limite superiore da non superare; un valore abituale è tra i 20 ed i 25 cmH₂O;
• la pressione bassa può essere 0 cmH₂O con una breve durata (0.5″-0.6″)
• la durata della pressione alta dipende dalla capacità di respiro spontaneo del paziente; più si vuole supportare la ventilazione del paziente, più breve deve essere la durata della pressione alta, più si vuole autonomizzare il paziente, più si deve allungare il tempo di pressione alta;
• il volume corrente passivo deve essere nei limiti della ventilazione protettiva;
• è opportuno valutare la PEEP totale e fare in modo che essa coincida con il valore di PEEP ottimale per il paziente.

Prima di alcuni suggerimenti bibliografici sulla APRV, come sempre un sorriso a tutti gli amici di ventilab.

 

Bibliografia.

Hering R et al. Effects of spontaneous breathing during airway pressure release ventilation on intestinal blood flow in experimental lung injury. Anesthesiology 2003; 99:1137-44

Kaplan LJ et al. Airway pressure release ventilation increases cardiac performance in patients with acute lung injury/adult respiratory distress syndrome. Crit Care 2001; 5:221-6

Putensen C et al. Spontaneous breathing during ventilatory support improves ventilation-perfusion distributions in patients with acute respiratory distress syndrome. Am J Respir Crit Care Med 1999; 159:1241–8

Putensen C et al. Long term effects of spontaneous breathing during ventilatory support in patients with acute lung injury. Am J Respir Crit Care Med 2001; 164:43-9

Richard JC et al. Potentially harmful effects of inspiratory synchronization during pressure preset ventilation. Intensive Care Med 2013; 39:2003–10

Rose L et al. Airway pressure release ventilation and biphasic positive airway pressure: a systemic review of definitional criteria. Intensive Care Med 2008; 34:1766-73

Yoshida T et al.  The impact of spontaneous ventilation on distribution of lung aeration in patients with acute respiratory distress syndrome: airway pressure release ventilation versus pressure support ventilation. Anesth Analg 2009; 109:1892-900

Review free:

Daoud EG et al. Airway Pressure Release Ventilation: what do we know? Respir Care 2012;57:282-92

 

ARDS grave nell'adulto: quando ricorrere all'ECMO?

L’ARDS è una sindrome caratterizzata da danno alveolare bilaterale acuto di varia gravità. La forma grave* resta tuttora associata a una mortalità del 20-40%, nonostante i progressi registrati negli ultimi quindici anni[1]. Dei pazienti che decedono per ARDS una minoranza (15%) muore per ipossiemia refrattaria alla ventilazione convenzionale[2].

In casi particolarmente gravi di ARDS deve essere considerata l’ossigenazione extracorporea (ECMO). Nell’ultimo decennio il supporto extracorporeo ha conosciuto una diffusione maggiore rispetto al passato, in seguito a miglioramenti tecnologici che hanno reso la tecnica più semplice, più sicura e meno costosa. In occasione della pandemia di influenza payday loans online da virus A H1N1 è stata creata una rete di terapie intensive specializzate nel trattamento avanzato, ECMO inclusa, della ARDS grave. Il trasferimento di pazienti con ipossiemia grave presso tali centri di riferimento sta diventando anche da noi una pratica diffusa[2].
Numerose serie di dati osservazionali recenti[3,4,5] e un singolo trial clinico randomizzato e controllato[6], pur criticabile sul piano metodologico, suggeriscono l’efficacia dell’ECMO nel migliorare la sopravvivenza nell’ARDS. Tuttavia non esistono a oggi evidenze scientifiche conclusive a favore di un utilizzo routinario per tale indicazione: il supporto extracorporeo va ancora considerato come terapia di salvataggio nelle forme gravi di ARDS caratterizzate da ipossiemia o ipercapnia refrattarie alla ventilazione convenzionale, associate a elevato rischio di danno polmonare indotto dalla ventilazione (VILI); quest’ultimo è stimato di solito con la misurazione della pressione delle vie aeree a fine inspirazione (Pplat).

Naturalmente esistono anche cause di gravissima insufficienza respiratoria diverse dall’ARDS per le quali l’ECMO è stata proposta, ad esempio asma grave, embolia polmonare massiva o malattie polmonari croniche in attesa di trapianto.

Le indicazioni specifiche all’ECMO pubblicate in letteratura differiscono leggermente tra le varie istituzioni[7]. Ne riporto alcune:

• ELSO (Extracorporeal Life Support Organization): ECMO da considerare in caso di insufficienza respiratoria ipossica con PaO₂/FiO₂ <150 con FiO₂ >90 e LIS* 2-3 (rischio di mortalità ≥50%); indicata in caso di PaO₂/FiO₂ <80 con FiO₂ >90 e LIS* 3-4 o ipercapnia con PaCO₂ >80 mmHg o impossibilità di ottenere Pplat <30 cmH₂O (rischio di mortalità ≥80%)[8]
  

• NSW Dipartimento della Salute (Australia): ipossiemia refrattaria (PaO₂/FiO₂ <60) o ipercapnia (PaCO₂>100 mmHg, con PaO₂/FiO₂ <100)[9]

• REVA (Francia): ipossiemia refrattaria con PaO₂/FiO₂ <50 nonostante alta PEEP (10–20 cmH₂O) e FiO₂>80% o Pplat >35 cmH₂O nonostante riduzione del volume corrente a 4 ml/kg[10]
  

• ECMO network (Italia): OI** >30 o PaO₂/FiO₂ <70 con PEEP≥15 cmH₂O (in http://pharmacyincanadian-store.com/ pazienti già ammessi in un centro ECMOnet) o PaO₂/FiO₂ <100 con PEEP ≥10 cmH₂O (in pazienti non ancora trasferiti in un centro ECMOnet) o ipercapnia con pH <7.25 per almeno 2 ore nonostante i trattamenti disponibili[4]

Anche sulle controindicazioni all’ECMO vi sono alcune differenze: secondo ELSO (Extracorporeal Life Support Organization) non vi sono controindicazioni assolute ma solo relative in caso di ventilazione con FiO₂>0.9 e Pplat> 30 cmH₂O per più di 7 giorni, di stato di grave immunosoppressione (conta assoluta di neutrofili <400/ml³) o di emorragia cerebrale recente[8]. Secondo le altre istituzioni citate sono controindicazioni all’ECMO: condizioni neurologiche scadenti e irreversibili, cirrosi epatica in presenza di ascite o encefalopatia o sanguinamento da varici, cancro in progressione, infezione da HIV, peso >120 kg, ipertensione polmonare e l’arresto cardiaco[9]; gravi comorbidità e SOFA >15[10]; sanguinamento intracranico o altre controindicazioni maggiori agli anticoagulanti, preesistente grave disabilità, malattia di base a prognosi infausta[4].

Ma non è tutto. Abbiamo accennato alla prevenzione del VILI come indicazione all’ECMO: valori di Pplat ≤30 cmH₂O sono abitualmente considerati la soglia da non superare per scongiurare il rischio di VILI. In precedenti post su ventilab.org abbiamo però visto che la pressione di plateau delle vie aeree può nascondere delle insidie, sia perché un valore di Pplat ≤30 cmH₂O non ci fa escludere sempre un VILI in atto[11,12] (vedi anche post del 21 febbraio 2013), sia perché in caso di elevata elastanza di parete toracica un valore di Pplat ≈30 cmH₂O può associarsi a insufficienti valori di pressione transpolmonare: in casi simili la PEEP è spesso sottodosata e l’ipossiemia sovrastimata, per cui il ricorso all’ECMO può risultare inappropriato[13]. Per rivelare queste situazioni è dunque imprescindibile la misurazione della pressione transpolmonare, di cui è stato già detto in precedenza*** e sulla quale avremo certamente modo di tornare in futuro.

In conclusione, dobbiamo considerare il ricorso all’ECMO come una possibile terapia di salvataggio in casi di ARDS grave caratterizzati da:

• grave ipossiemia refrattaria alla FiO₂ e alla PEEP

• ipercapnia associata ad acidosi grave

• rischio di VILI non eliminabile

 

Un saluto e un augurio di buon anno ai frequentatori del nostro sito.

* vedi post del 24 giugno 2012

** OI (oxygenation index) è dato da FiO₂ x 100 x pressione media delle vie aeree / PaO₂

*** vedi post del 7 febbraio 2012

Bibliografia

1. Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. The Acute Respiratory Distress Syndrome Network. N Engl J Med 2000; 342:1301–1308

2. Extracorporeal membrane oxygenation in adult patients with acute respiratory distress syndrome. Terragni P et al. Curr Op Crit Care 2014; 20:86-91

3. The Australia and New Zealand Extracorporeal Membrane Oxygenation (ANZ ECMO) Influenza Investigators. Extracorporeal membrane oxygenation for 2009 influenza A(H1N1) acute respiratory distress syndrome. JAMA 2009; 302:1888–1895

4. Patroniti N et al. The Italian ECMO network experience during the 2009 influenza A(H1N1) payday loans direct lender pandemic: preparation for severe respiratory emergency. Intensive Care Med 2011; 37:1447–1457

5. Noah MA et al. Referral to an extracorporeal membrane oxygenation center and mortality among patients with severe 2009 influenza A(H1N1). JAMA 2011; 306:1659–1668

6. Peek GJ et al. Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure (CESAR): a multicentre randomised controlled trial. Lancet 2009;374:1351-63

7. Combes A et al. What is the niche for extracorporeal membrane oxygenation in severe acute respiratory distress syndrome? Curr Op Crit Care 2012; 18:527-532

8. ELSO guidelines, http://www.elso.med.umich.edu/Guidelines.html. [15 maggio 2012]

9. NSW Indications for ECMO Referral, 2010. http://amwac.health.nsw.gov.au/policies/pd/2010/pdf/PD2010_028.pdf. [15 maggio 2012]

10. REVA organization, SDRA lié à la grippe A (H1N1)-2009, Recommandations pour l’assistance respiratoire.

    http://www.srlf.org/Data/upload/file/Grippe%20A/reco%20REVA%20SDRA-H1N1.pdf. [15 maggio 2012]

11. Hager DN et al. Tidal volume reduction in patients with payday loans direct lenders acute lung injury when plateau pressures are not high. Am J Resp Crit Care Med 2005; 172:1241-1245.

12. Terragni PP et al. Tidal hyperinflation during low tidal volume ventilation in acute respiratory distress syndrome. Am J Resp Crit Care Med 2007; 175:160-166

13. Grasso S et al. ECMO criteria for influenza A (H1N1)-associated ARDS: role of transpulmonary pressure. Intensive Care Med 2012; 38:395–403

Asincronie paziente-ventilatore: il doppio trigger.

Nei post del 22/09/2014 e del 18/10/2014 abbiamo descritto ed imparato a riconoscere tre asincronie paziente-ventilatore: sforzo inefficace, autociclaggio e doppio trigger.

Ora cerchiamo di capire come comportarci di fronte ad esse. Iniziamo con il doppio trigger (double triggering).

Le cause del doppio trigger.

Ricordiamo che il doppio trigger è identificato da due inspirazioni separate da una espirazione molto breve (inferiore alla metà, circa, del tempo inspiratorio medio) (1). Si è soliti interpretare il doppio trigger come una doppia attivazione del trigger inspiratorio con un unico atto inspiratorio dei muscoli respiratori del paziente (1-4), come possiamo vedere nella figura 1.

Figura 1.

La fascia azzurra identifica la durata di una contrazione diaframmatica (traccia in basso, porzione in salita della depolarizzazione diaframmatica). Possiamo vedere che in questo periodo ci sono due segni di attivazione del trigger (curva di pressione in alto) che innescano due inspirazioni separate da una espirazione molto breve (curva di flusso in mezzo).

Questa spiegazione del doppio trigger (che è quella “ufficiale”) potrebbe essere vera solo in alcuni casi. Cercherò ora di spiegare il perchè.

Il doppio trigger è molto frequente in ventilazione assitita-controllata e quasi assente in pressione di supporto, dove lo si osserva solo in caso di trigger espiratorio molto precoce (45% del picco di flusso) (1-5). Addirittura il passaggio da ventilazione assistita-controllata a pressione di supporto è spesso sufficiente a far scomparire il doppio trigger (6). Dobbiamo quindi prendere atto che il doppio trigger è tipico delle ventilazioni che prevedono atti controllati. L’interpretazione “ufficiale” del doppio trigger può essere certamente compatibile con la ventilazione assistita-controllata se il primo atto del doppio trigger è triggerato dal paziente e se il tempo inspiratorio è troppo breve o il volume impostato è troppo basso (1-7). Osserviamo attentamente nella figura 2 il grafico utilizzato per descrivere il doppio trigger nello studio che per primo lo ha definito in maniera precisa, lo ha ricercato in maniera sistematica ed al quale gli studi successivi fanno riferimento (1).

Figura 2.

La ventilazione utilizzata è sicuramente una assitita-controllata volumetrica e sembra piuttosto evidente che quando si verifica un doppio trigger (indicato dalla freccia sulla curva di flusso), il primo respiro della “doppietta” non presenta alcun segno di attivazione del trigger sulla curva di pressione (in basso). Ed è molto interessante notare che i doppi trigger sembrino presentarsi con un pattern regolare (sono intervallati da 3 cicli respiratori “normali”): ricordiamoci questo dettaglio, lo rivedremo più avanti.

Nella figura 2 abbiamo quindi visto il primo dei due respiri del doppio trigger non triggerato dal paziente: in questo caso sarebbe più corretto parlare di “doppio respiro” piuttosto che di “doppio trigger“, come peraltro veniva fatto in uno dei primi studi su questo fenomeno (2). La maggior parte dei doppi trigger presenta questa caratteristica: il primo respiro non è triggerato. Solo in circa un terzo dei casi il “doppio respiro” è effettivamente un “doppio trigger” perchè entrambi i respiri della “doppietta” sono triggerati dal paziente (5). A mio parere solo in questi casi si può interpretare il doppio trigger alla luce della spiegazione “ufficiale” presentata all’inizio.

Per gli altri casi esiste una spiegazione alternativa: il “reverse triggering“. E’ noto che anche in soggetti sani sottoposti a ventilazione meccanica il ritmo respiratorio spontaneo può resettarsi sul ritmo delle insufflazioni meccaniche (8). Il ritmo del ventilatore meccanico diventa una sorta di pace-maker per i centri respiratori del paziente, che si adeguano al ritmo delle insufflazioni e lo seguono: è il ventilatore che triggera il paziente e non viceversa! La conseguenza è che si osserva prima l’insufflazione meccanica e subito dopo la depolarizzazione diaframmatica, e questo con un ritmo regolare (figura 3).

Figura 3.

Il ritmo regolare può essere 1:1 (ciascun respiro del ventilatore “traina” un respiro del paziente) o anche 1:2, 1:3, 1:4 (un respiro del paziente è innescato regolarmente ogni 2, 3 o 4 insufflazioni meccaniche).

Questo evento è stato osservato anche in pazienti con ARDS sottoposti a sedazione ed è stato definito “reverse triggering” (trigger inverso) (9). Vediamo un esempio nella figura 4.

Figura 4.

Possiamo vedere che l’inizio della contrazione diaframmatica (indicato dalle linee verticali tratteggiate che segnano l’inizio della depolarizzazione del diaframma sulla curva EAdi) segue regolarmente ogni insufflazione meccanica (quindi abbiamo un ritmo 1:1), dando segno di sè sia sulla traccia di flusso (in alto) come incremento del flusso decrescente che sulla traccia di pressione (in mezzo) come piccola riduzione della pressione delle vie aeree.

Analizziamo ora la figura 5:

Figura 5.

In questo caso la traccia in basso è la pressione esofagea e l’inizio dell’inspirazione del paziente è individuato dall’inizio della sua deflessione verso il basso (linee trattegiate verticali). Possiamo notare che la deflessione esofagea segue sempre l’insufflazione meccanica (in questo caso con un pattern 1:2) e che la conseguenza è sempre un doppio trigger (traccia di flusso in alto) con il primo dei respiri della “doppietta” non triggerato. Ricorda molto l’immagine della figura 2, nella quale potremmo individuare un ritmo 1:4.

Un ultima causa di doppio trigger può essere un autociclaggio sul secondo respiro della “doppietta”, come nel caso che abbiamo discusso nel post del 18/10/2014, in cui il doppio trigger era costituito da un atto triggerato seguito da un atto autociclato. In questo caso però l’asincronia “madre” è l’autociclaggio e non il doppio trigger.

I possibili problemi causati dal doppio trigger.

I problemi che il doppio trigger può provocare sono tre: 1) il discomfort del paziente, 2) l’aumento del volume corrente e 3) la creazione di auto-PEEP (o PEEP intrinseca).

L’aumento del volume corrente è dovuto al fatto che il volume del secondo respiro si somma a quello del primo che è stato espirato solo in piccola parte. Nei pazienti con ARDS con volume corrente impostato di 6 ml/kg (di peso ideale), la presenza di doppio trigger il volume corrente realmente erogato diventa di 10 ml/kg (di peso ideale) (7). L’aumento del volume corrente può comportare un aumento della auto-PEEP, soprattutto se la frequenza respiratoria è piuttosto elevata, con l’aumento del carico soglia e la possibilità di successivi sforzi inefficaci.

E’ evidente che se il doppio trigger è sporadico non rappresenta di per sè un pericolo per il paziente, ma può essere la spia di una scorretta impostazione del ventilatore meccanico. Quindi in presenza di doppio trigger abbiamo il dovere di verificare di se abbiamo impostato correttamente il ventilatore (vedi il prossimo paragrafo).

Come eliminare il doppio trigger.

La soluzione è (come sempre) in un’adeguata impostazione del ventilatore per arrivare a questa è necessario comprendere correttamente la causa del doppio trigger: la soluzione sarà diversa nei due tipi di doppio trigger.

Infatti se il primo dei due respiri è triggerato dal paziente, penso che l’interpretazione “ufficiale” sia corretta: il paziente ha iniziato l’inspirazione, il ventilatore cicla in espirazione prima che il paziente sia soddisfatto dell’inspirazione ottenuta. Se siamo in ventilazione assistita-controllata, dobbamo aumentare il tempo inspiratorio (che in questi casi dovrebbe essere circa 0.8-1″) e aumentare il volume corrente impostato (7). Il passaggio dalla ventilazione assistita-controllata alla pressione di supporto potrebbe da solo risolvere il problema. Se invece abbiamo questo tipo di doppio trigger in pressione di supporto, dovremo diminuire il trigger espiratorio (portandolo ad esempio al 10-20%), eventualmente anche aumentando di qualche cmH₂O la pressione di supporto.

Quando il primo dei due respiri del doppio trigger non è triggerato dal paziente, dobbiamo invece considerare il reverse triggering come causa del doppio trigger. In questo caso la durata dell’inspirazione non c’entra nulla. Abbiamo due possibilità per risolverlo: aumentare o ridurre la frequenza respiratoria impostata (9). L’incremento della frequenza respiratoria determina la progressiva scomparsa dell’attività neurale del paziente e quindi l’abolizione dell’attività della sua muscolatura inspiratoria: il paziente si lascia comandare la macchina e si mette a riposo. La riduzione della frequenza respiratoria invece determina il prevalere della frequenza neurale del paziente su quella impostata sul ventilatore e l’effetto la scomparsa degli atti meccanci e la permanenza dei soli atti triggerati: al contrario della scelta precendente, in questo caso si lascia comandare la ventilazione al paziente ed il ventilatore si limita a seguirlo (si fa quindi una vera ventilazione assistita-controllata). La scelta tra le due opzioni dipende ovviamente dal contesto clinico: se siamo in “fase weaning”, privilegerei la seconda, se siamo in “fase ARDS grave” invece sceglierei la prima.

Infine, se ci accorgiamo che il primo atto è triggerato ed il secondo è autociclato, dovremo risolvere l’autociclaggio (ma di questo parleremo in un prossimo post).

Conclusioni

Ecco i punti salienti del post:
1) quando vediamo un doppio trigger, dobbiamo osservare se il primo dei due atti respiratori è triggerato (piccola incisura verso il basso che precede l’insufflazione sulla curva di pressione).
2) se il primo respiro del doppio trigger è triggerato, in ventilazione assistita-controllata dobbiamo aumentare il tempo inspiratorio ed il volume corrente impostato; oppure scegliere una pressione di supporto con un basso livello di trigger espiratorio;
3) se il primo respiro del doppio trigger non è triggerato, possiamo aumentare la frequenza respiratoria (se vogliamo sottomettere il paziente al ventilatore) o ridurre la frequenza respiratoria (se vogliamo dare il comando della ventilazione al paziente).

Come sempre, un sorriso a tutti gli amici di ventilab. E tanti auguri di buone feste e di un felice 2015!

Bibliografia.
1) Thille AW et al. Patient-ventilator asynchrony during assisted mechanical ventilation. Intensive Care Med 2006; 32:1515-22
2) Tokioka H et al. The effect of breath termination criterion on breathing patterns and the work of breathing during pressure support ventilation. Anesth Analg 2001; 92:161-5
3) Colombo D et al. Efficacy of ventilator waveforms observation in detecting patient–ventilator asynchrony. Crit Care Med 2011; 39: 2452-7
4) Piquilloud L et al. Neurally adjusted ventilatory assist improves patient–ventilator interaction.Intensive Care Med 2011; 37:263-71
5) Liao K et al. Classifying different types of double triggering based on airway pressure and flow deflection in mechanically ventilated patients. Respir Care 2011; 56:460-6
6) Chanques G et al. Impact of ventilator adjustment and sedation-analgesia practices on severe asynchrony in patients ventilated in assist-control mode. Crit Care Med 2013; 41:2177-87
7) Pohlman MC et al. Excessive tidal volume from breath stacking during lung-protective ventilation for acute lung injury. Crit Care Med 2008; 36:3019-23
8) Simon PM et al. Entrainment of respiration in humans by periodic lung inflations: effect of state and CO2. Am J Respir Crit Care Med 1999;160:950-60
9) Akoumianaki E et al. Mechanical ventilation-induced reverse-triggered breaths a frequently unrecognized form of neuromechanical coupling. Chest 2013; 143:927-38