Apr 172016
 

beep-peepNel post precedente abbiamo messo in discussione l’affermazione ricorrente che “la PEEP debba essere l’80% della PEEP intrinseca”. Ora cercheremo di capire come possiamo scegliere una PEEP ragionevole nei pazienti con auto-PEEP.


Effetto della PEEP sulla PEEP totale.

Abbiamo visto che teoricamente l’applicazione di una PEEP inferiore all’auto-PEEP non dovrebbe aumentare la PEEP totale nei pazienti con flow-limitation, mentre in assenza di flow limitation la PEEP che applichiamo dovrebbe sommarsi alla pre-esistente PEEP intrinseca. Questa interpretazione, fondata su ragionevoli presupposti fisiopatologici, è proposta ed indiscussa da quasi trent’anni. Ma, abbastanza sorprendentemente, non era mai stata verificata nella clinica, cioè nessuno aveva mai misurato sistematicamente su molti pazienti con PEEP intrinseca cosa succede alla PEEP totale quando si applica una PEEP esterna inferiore (circa l’80%) all’auto-PEEP. Questo lavoro l’abbiamo allora fatto noi. Circa 3 anni fa ventilab ha promosso uno studio a cui hanno entusiasticamente partecipato 11 Terapie Intensive italiane arruolando i pazienti con PEEP intrinseca. Il disegno dello studio era molto semplice: misurare la PEEP totale quando il paziente era a ZEEP (cioè senza PEEP), applicare una PEEP uguale al 80% dell’auto-PEEP e rimisurare la PEEP totale. (Ricordiamo che la PEEP intrinseca è la differenza tra PEEP totale e la PEEP esterna; pertanto in assenza di PEEP, auto-PEEP e PEEP totale coincidono.). Ci saremmo aspettati, in teoria, due sole possibili risposte: un gruppo di pazienti avrebbe avuto la stessa PEEP totale sia senza che con la PEEP (come teorizzato nei pazienti con flow limitation), un altro gruppo di pazienti invece avrebbe dovuto aumentare la PEEP totale più o meno della stessa entità della PEEP applicata (come teorizzato in assenza di flow limitation). Queste due ipotetiche possibili risposte sono schematizzate nella figura 1 con l’esempio di un soggetto con 10 cmH2O di auto-PEEP a ZEEP: in alto l’applicazione della PEEP di 8 cmH2O non modifica la PEEP totale, mentre in basso la PEEP totale aumenta della stessa entità della PEEP applicata. Misurando la variazione della PEEP totale come percentuale della PEEP applicata, nel primo caso avremo una variazione della PEEP totale dello 0% rispetto alla PEEP esterna, mentre nel secondo caso avremo un aumento della PEEP totale pari al 100% della PEEP applicata.

Figura 1.

Figura 1.

Dopo aver raccolto ed analizzato i dati di 100 pazienti con PEEP intrinseca, ci siamo accorti che questa interpretazione della realtà non è vera. Non esiste cioè un comportamento “tutto o nulla”, che contempli solo le possibilità che la PEEP totale aumenti dello 0% o del 100% rispetto al valore della PEEP esterna, ma sono più probabili le risposte intermedie a questi due comportamenti paradigmatici: cioè un elevato numero di pazienti ha variazioni della PEEP totale che sono intermedie tra lo 0% ed il 100%, come si può vedere nell’istogramma in figura 2.

Figura 2.

Figura 2.

Tradotto in termini pratici, quando metto una PEEP di 8 cmH2O ad un paziente con PEEP intrinseca, posso aspettarmi più spesso un aumento della PEEP totale di circa il 50% della PEEP (cioè di 4 cmH2O), anche se in realtà è possibile qualsiasi aumento tra lo 0% ed il 100% (tralasciamo per semplicità i rari casi con aumento sopra il 100%, cioè con la PEEP totale che aumenta più della PEEP applicata).


Gli “assorbitori di PEEP”: cosa è necessario per evitare l’aumento della PEEP totale dopo l’applicazione della PEEP.

Questi dati possono sembrare a prima vista incompatibili con la teoria della flow limitation, che prevede solo una risposta “tutto o nulla” come abbiamo prima descritto. Vedremo in seguito perchè questa contraddizione è probabilmente solo apparente.

Ci siamo quindi chiesti se sia possibile prevedere in quale tipo di pazienti l’applicazione della PEEP non aumenta la PEEP totale. Abbiamo chiamato questi pazienti “assorbitori di PEEP”, perchè la fanno scomparire all’interno della propria auto-PEEP. L’analisi dei nostri dati ci ha indicato chiaramente che è fondamentale l’associazione di due caratteristiche per avere un paziente “assorbitore di PEEP”: una bassa frequenza respiratoria e la presenza di flow limitation. L’assenza di una di queste due caratteristiche rende pressochè impossibile essere “assorbitore di PEEP”. Nulla di nuovo sulla flow limitation, come detto già più volte. La vera novità è però la frequenza respiratoria: senza una bassa frequenza respiratoria non è possibile “assorbire” completamente la PEEP. Nel nostro campione di pazienti abbiamo identificato una frequenza respiratoria critica di 20/min: cioè una frequenza uguale o superiore a 20/min precludeva possibilità di essere “assorbitori di PEEP”, anche ai pazienti con flow limitation.

L’importanza della frequenza respiratoria è mediata ovviamente dal suo effetto sul tempo espiratorio: l’aumento della frequenza respiratoria riduce come conseguenza il tempo espiratorio. E la riduzione del tempo espiratorio genera PEEP-intrinseca con un meccanismo indipendente dalla flow limitation.


Disomogenità polmonare e risposta alla PEEP.

Dobbiamo pensare ai polmoni ammalati come ad una struttura disomogenea, dove si alternano aree con caratteristiche diverse tra loro. Tra le differenze che caratterizzano le diverse zone di un polmone patologico possiamo includere la dinamica espiratoria: in certe aeree polmonari ci saranno le condizioni perchè il l’espirazione sia flusso-limitata, mentre altre zone del polmone avranno una espirazione non flusso-limitata. In un paziente tachipnoico la PEEP intrinseca potrà generarsi, nello stesso polmone, con un duplice meccanismo: in alcune zone polmonari sarà determinata solo dalla flow-limitation, in altre zone polmonari da una espirazione incompleta dovuta ad un insufficiente tempo espiratorio. In queste diverse aree, l’effetto della PEEP sulla PEEP intrinseca sarà differente e noi potremo misurare solo un effetto medio. Figura 3Facciamo un esempio. Come presentato nella figura 3 in alto, ipotizziamo che in assenza di PEEP, vi siano due aree polmonari, una caratterizzata da flow limitation con 14 cmH2O di auto-PEEP ed una senza flow limitation con 6 cmH2O di PEEP intrinseca. Se il volume corrente fosse distributio al 50% in ciascuna delle due aree, la PEEP totale che misureremmo con l’occlusione espiratoria delle vie aeree sarebbe la media delle due, cioè 10 cmH2O. Qualora applicassimo 8 cmH2O di PEEP (pari al 80% della auto-PEEP) (figura 3, in basso), nell’area con flow limitation questa PEEP non modificherebbe la PEEP totale regionale, mentre nell’area senza flow limitation questa aumenterebbe la PEEP totale della stessa entità della PEEP applicata. Il risultato finale sarebbe che entrambe le zone a questo punto avrebbero 14 cmH2O di auto-PEEP e questa sarebbe anche la PEEP totale che misureremmo con l’occlusione di fine espirazione.

Questo modello interpretativo ci spiega come sia possibile avere aumenti della PEEP totale pari al 50% della PEEP applicata, quando in teoria ci aspetteremmo lo 0% nelle zone con flow limitation ed il 100% nelle zone senza flow limitation. Noi possiamo solo misurare il comportamento medio complessivo dei polmoni, mentre gli effetti della flow limitation possono essere solo regionali. In questo modo si possono capire i dati presentati nella figura 2.


Conclusioni ed implicazioni pratiche.

Possiamo riassumere i punti fondamentali del post:

1) l’applicazione di una PEEP esterna di poco inferiore all’auto-PEEP ha effetti molto diversi da soggetto a soggetto: in alcuni pazienti l’iperinflazione (cioè la PEEP totale) non aumenta, in altri pazienti invece aumenta di una quantità non prevedibile.
2) possiamo identificare i pazienti che non aumenteranno l’iperinflazione (“assorbitori di PEEP”) se sono contemporaneamente presenti 2 caratteristiche: flow limitation e bassa frequenza respiratoria (indicativamente sotto i 20/min)

Le implicazioni cliniche per l’applicazione della PEEP nei pazienti con auto-PEEP possono essere queste:

1) pazienti tachipnoici e/o pazienti senza flow limitation:
qualsiasi PEEP esterna aggrava l’iperinflazione (=PEEP totale)
– quando l’aumento dell’iperinflazione rappresenta un problema (riduzione dell’efficienza dei muscoli respiratori, sovradistensione polmonare, impatto emodinamico) bisogna evitare la PEEP esterna oppure metterla al minimo ragionevole (a mio parere circa 4-5 cmH2O)

2) pazienti con flow limitation e frequenza respiratoria normale/bassa (< 20/min circa):
– è ragionevole impostare una PEEP un po’ inferiore all’auto-PEEP (in questo caso può andar bene il famoso 80%): si ha la massima riduzione del carico soglia senza i possibili effetti negativi del peggioramento dell’iperinflazione
– quando non è possibile valutare la flow limitation (NIV, ventilatore senza loop flusso-volume), possiamo ragionevolmente pensare che i pazienti con malattia polmonare cronica ostruttiva siano flusso-limitati.

Un sorriso ai tantissimi amici di ventilab.


PS: Questi dati sono presentati in anteprima assoluta ai lettori di ventilab. E’ in corso il processo di revisione per la eventuale pubblicazione: vediamo se qualcun’altro, oltre a ventilab, ritiene questi risultati interessanti…

Mar 302016
 

so_grecheQuanta PEEP mettere nei pazienti con auto-PEEP? La risposta che spesso si dà a questa domanda è carica di certezze: la PEEP deve essere l’80% della PEEP intrinseca.

In realtà questa affermazione è impraticabile nella pratica clinica, senza un chiaro razionale fisiopatologico e non confermata da studi clinici. Cerchiamo di capire il motivo dell’inadeguatezza di questa risposta comune e, cosa più importante, come scegliere correttamente la PEEP nei pazienti con auto-PEEP. Ricordiamo che auto-PEEP e PEEP intrinseca sono sinonimi e quindi li useremo in maniera intercambiabile. Personalmente preferisco il termine auto-PEEP a quello di PEEP intrinseca anche per sottolineare che questa PEEP non è un evento intrinsecamente presente nel paziente, ma piuttosto il frutto di una interazione tra le caratteristiche del paziente ed il suo pattern respiratorio.

Iniziamo con 3 buone ragioni per dubitare della PEEP al 80% della auto-PEEP.

1) la PEEP intrinseca non è sempre misurabile.

Mentre è facile (ma di solito poco importante) misurare la auto-PEEP nei pazienti passivi durante la ventilazione meccanica, spesso è difficile farlo quando servirebbe, cioè durante la ventilazione assistita. Purtroppo alcuni ventilatori disattivano l’occlusione di fine espirazione durante la ventilazione di supporto. Ma quando anche questa fosse disponibile, spesso non si ottiene un plateau durante l’occlusione di fine espirazione quando si rimuove la PEEP. Come vediamo nella figura 1, durante l’occlusione delle vie aeree nei pazienti attivi e senza PEEP, spesso non si ottengono dei plateau di pressione regolari e costanti.

Figura 1.

Figura 1.

In questi casi non si può fare alcuna ipotesi circa il valore di auto-PEEP, che richiede invece un plateau di pressione stabile. Ricordiamo peraltro che se entriamo nell’ottica di mettere l’80% di PEEP rispetto alla PEEP intrinseca, questa dovrebbe essere misurata ovviamente senza PEEP.

2) i pazienti non hanno UNA PEEP intrinseca.

Una prima considerazione: nei pazienti passivi il valore di PEEP intrinseca varia principalmente al variare del tempo espiratorio, delle resistenze delle vie aeree e della presenza o meno di flow limitation (1). Quindi una variazione di frequenza respiratoria/tempo inspiratorio oppure un miglioramento o peggioramento di flow limitation e broncocostrizione porteranno a diversi valori auto-PEEP nello stesso paziente, anche in tempi relativemente brevi.

Nei pazienti con attività respiratoria spontanea, la auto-PEEP può cambiare anche in funzione della presenza o meno di attività dei muscoli espiratori. In caso di espirazione attiva, infatti aumenterà il flusso espiratorio e si ridurrà quindi la PEEP intrinseca, a parità di tutti gli altri fattori. Questo evento, seppur tipico dei pazienti senza flow limitation, può accadere anche in pazienti flusso-limitati, perchè la flow limitation spesso inizia a presentarsi solo nella seconda metà dell’espirazione (vedi figura 3 del post del 25/11/2012).

Una dimostrazione eclatante di quanto sia variabile l’auto-PEEP ce la fornisce un vecchio studio che misurava la PEEP intrinseca in 35 respiri consecutivi in pazienti in ventilazione assistita-controllata. Nei pazienti con almeno 3 cmH2O di PEEP intrinseca, il valore medio di auto-PEEP era di 7 cmH2O con una deviazione standard di 4 cmH2O (2). Detto in altre parole, nello stesso paziente il valore della auto-PEEP poteva ragionevolmente variare tra 0 e 15 cmH2O (pari a due deviazioni standard dalla media), con i due terzi dei respiri che avevano una auto-PEEP compresa tra 3 e 11 cmH2O (entro una deviazione standard dalla media). E questa variazione in 35 respiri consecutivi!

E’ evidente che poichè la PEEP intrinseca varia continuamente nello stesso paziente, non ha molto senso cerca di applicare il famoso 80% di PEEP rispetto al valore di auto-PEEP: quale valore di auto-PEEP?

3) la PEEP interagisce con la auto-PEEP in maniera differente nei pazienti con e senza flow limitation.

La flow limitation a cui ci riferiamo è più precisamente la “tidal expiratory flow limitation”, cioè quella flow limitation che si manifesta durante l’espirazione del normale volume corrente. La flow limitation è una condizione che rende impossibile l’aumento del flusso espiratorio nonostante l’aumento della differenza di pressione tra i polmoni e l’apertura delle vie aeree. Al contrario di un soggetto sano, un paziente con flow limitation non aumenta il flusso espiratorio (cioè la velocità con cui il volume corrente esce dall’apparato respiratorio) nemmeno se espira forzatamente. Come, ad esempio, può succedere al nonno quando non riesce a spegnere le candeline sulla torta di compleanno: se il nonno è flusso-limitato probabilmente non riuscirà a spegnere le candeline nemmeno se soffierà più intensamente, perché comunque non potrà aumentare il flusso espiratorio.

La teoria ci dice che nei soggetti con flow-limitation, l’aggiunta di una PEEP esterna inferiore alla PEEP intrinseca non aumenta la PEEP totale (cioè la somma di PEEP esterna e auto-PEEP) (3-5). Vediamo in figura 2 una curva pressione-tempo di un soggetto senza PEEP: una insufflazione è seguita da una occlusione delle vie aeree a fine espirazione.

Figura 2.

Figura 2.

Il valore di pressione misurato durante questa occlusione è definito PEEP totale, che nell’esempio è di 10 cmH2O. In assenza di PEEP, la PEEP totale coincide ovviamente con l’auto-PEEP (che è sempre calcolata come differenza tra PEEP totale e PEEP esterna). Se ad un soggetto con flow limitation applichiamo una PEEP minore della auto-PEEP, ci aspettiamo che la PEEP totale rimanga stabile con una conseguente riduzione dell’auto-PEEP. Come possiamo ben capire da questo esempio, la PEEP intrinseca è quella parte di PEEP totale non spiegata dalla PEEP esterna. Questa condizione è riprodotta nella figura 3.

Figura 3.

Figura 3.

Dobbiamo evitare di credere che in questo caso l’applicazione della PEEP riduca l’iperinflazione, cioè il volume polmonare a fine espirazione. Infatti la PEEP totale (che stima il livello di iperinflazione) è rimasta identica: l’iperinflazione è quindi invariata. Semplicemente abbiamo scambiato una parte dell’auto-PEEP con la PEEP esterna. In questo caso si ha una riduzione del carico soglia (vedi post del 23/06/2010). Qualora il paziente fosse in ventilazione assistita o spontanea, l’applicazione di questa PEEP determinerebbe quindi un miglioramento della sincronia paziente-ventilatore ed una riduzione del carico dei muscoli respiratori.

Nei pazienti senza flow limitation però dovremmo aspettarci un comportamento completamente diverso.

Figura 4.

Figura 4.

Come si vede nella figura 4, se il paziente descritto nella figura 2 non fosse flusso-limitato, l’aggiunta della PEEP esterna pari al 80% della PEEP intriseca potrebbe fare solo guai. Infatti, in assenza di flow limitation, la fisiopatologia ci porta a concludere che tutta la PEEP applicata si somma alla preesistente auto-PEEP, aumentato la PEEP totale. La conseguenza è un aumento dell’iperinflazione a fine espirazione, con possibili effetti sfavorevoli sia respiratori che emodinamici (e senza nemmeno il vantaggio della riduzione del carico soglia).

Da quanto abbiamo visto, penso si possa comprendere perchè sia discutibile e/o impraticabile la scelta di applicare ai pazienti una PEEP esterna pari al 80% della auto-PEEP misurata a ZEEP. Al massimo questa può essere una scelta sensata solo per alcuni pazienti, sempre ammesso (e non concesso) si possa avere a disposizione un valore fisso ed attendibile di auto-PEEP.

Quindi, alla fine, come decidere ragionevolmente quanta PEEP mettere nei pazienti con PEEP intrinseca? La risposta a questa domanda è articolata, e ventilab può offrire un contributo originale per capire la scelta migliore al letto del paziente. Il post di oggi è però già abbastanza lungo, quindi tra un paio di settimane vedremo la risposta di ventilab.

Nel frattempo, come sempre, un sorriso alle migliaia di affezionati amici di ventilab.

PS: i commenti, anche tardivi, ai post sono sempre molto graditi. Chiedo solo un po’ di pazienza, non sempre mi è facile trovare il tempo per rispondere tempestivamente.

 

Bibliografia.
1) Natalini G et al. Assessment of factors related to auto-PEEP. Respir Care 2016; 61:134-41
2) Patel H et al. Variability of intrinsic positive end-expiratory pressure in patients receiving mechanical ventilation. Crit Care Med 1995; 23:1074-9
3) Marini JJ. Should PEEP be used in airflow obstruction? Am Rev Respir Dis 1989;140:1-3.
4) Tobin M et al. PEEP, auto-PEEP, and waterfalls. Chest 1989;96:449-51.
5) Marini JJ. Dynamic hyperinflation and auto-Positive End-Expiratory Pressure. Lessons learned over 30 Years. Am J Respir Crit Care Med 2011;184:756-62.

PEEP, BPCO e ARDS

 Posted by on 18/10/2015  8 Responses »
Oct 182015
 

andycappGuglielmo ha 70 anni ed una Asthma-COPD Overlap Syndrome (ACOS), cioè una broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) con episodi acuti di asma (1). Guglielmo è quindi un paziente ostruttivo e possiamo prevedere che l’iperinflazione dinamica e la PEEP intrinseca (o auto-PEEP) saranno tra i suoi principali problemi se dovesse essere sottoposto a ventilazione meccanica (ad esempio per una riacutizzazione di BPCO o per una crisi asmatica).

Ed è quello che è successo, come possiamo vedere nella figura 1.

Figura 1

Figura 1

In questa immagine Guglielmo è passivo durante una ventilazione pressometrica (come si capisce dall’onda di flusso decrescente, traccia verde) a target di volume (400 ml di volume corrente) senza PEEP, con una frequenza respiratoria di 28/min ed un I:E di 1:1.5. Durante la ventilazione il flusso espiratorio non si azzera quando inizia l’inspirazione successiva (freccia azzurra), segno di espirazione incompleta e quindi di iperinflazione dinamica. Se eseguiamo un’occlusione delle vie aeree a fine espirazione (linea bianca), l’aumento della pressione ci consente di misurare l’auto-PEEP, in questo caso di 7 cmH2O.

Come sarebbe opportuno modificare l’impostazione della ventilazione meccanica, ed in particolare quale la PEEP più appropriata per Guglielmo?

Aggiungo un particolare…Guglielmo è da poco intubato e sottoposto a ventilazione meccanica per una grave ipossiemia con addensamenti polmonari bilaterali, insorti dopo una perforazione del tratto digestivo. Abbiamo quindi un bel quadro di Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) in un paziente BPCO e asmatico.

A mio parere la patologia ostruttiva in questo momento è l’ultimo dei nostri problemi. Dovremmo peraltro convincerci, in generale, che la presenza di PEEP intrinseca non dovrebbe necessariamente essere l’invito a modificare la ventilazione, a meno che l’iperinflazione dinamica non sia causa di sovradistensione polmonare oppure non determini un risentimento emodinamico. Cose che in questo momento Guglielmo non presenta: è infatti normoteso senza farmaci vasoattivi e la pressione nelle vie aeree è circa 20 cmH2O (come visibile in figura 1).

Riprendo la domanda posta in precedenza: come sarebbe opportuno modificare l’impostazione della ventilazione meccanica, ed in particolare quale la PEEP più appropriata?

La frequenza respiratoria deve essere un po’ elevata nei pazienti con ARDS se vogliamo (come dobbiamo) utilizzare una ventilazione con basso volume corrente. Infatti la ARDS è caratterizzata da un elevato spazio morto e l’utilizzo di una frequenza respiratoria elevata è l’unico modo per garantire una sufficiente ventilazione alveolare (vedi post del 16/06/2011). Quindi ci teniamo i 28 atti/min di frequenza respiratoria.

Il volume corrente è appropriato, di poco inferiore 6 ml/kg in un soggetto il cui peso ideale sia 70 kg (come nel caso di Guglielmo).

Il rapporto I:E di 1:1.5 con una frequenza respiratoria di 28/min determina un tempo inspiratorio di 0.86″, un valore ai limiti inferiori del fisiologico. Ricordiamo che la fase ossigenativa può essere favorita dal mantenimento di un tempo inspiratorio lungo che può aumentare la pressione media delle vie aeree e quindi migliorare l’accoppiamento tra ventilazione e perfusione (vedi post del 21/10/2012 e del 15/03/2014). Di conseguenza proseguiamo (almeno per ora) con un I:E di 1:1.5, pronti a passare ad un 1:1 in caso di peggioramento dell’ipossiemia.

Ci resta da mettere a posto la PEEP. E lo faremo utilizzando il metodo più semplice (e comunque razionale ed efficace), cioè scegliendo la PEEP che determina la minor driving pressure, cioè la minor differenza tra la pressione di occlusione di fine inspirazione e quella di fine inspirazione (vedi post del 06/10/2013 e del 28/02/2015). Questo criterio di scelta della PEEP è utilizzabile anche nei pazienti con ARDS con malattia polmonare cronica ostruttiva.

Vediamo ora come lo abbiamo applicato a Guglielmo, descrivendo anche qualche “scorciatoia” intelligente che rende questo approccio rapido, semplice ed alla portata di chiunque. Per farlo dobbiamo modificare l’impostazione del ventilatore per il tempo strettamente necessario a scegliere la PEEP. Quindi applicheremo questa PEEP ripristinando l’originale impostazione del ventilatore.

Per prima cosa ventiliamo temporaneamente il paziente in volume controllato senza modificare gli altri parametri della ventilazione. Nella inspirazione inseriamo una breve pausa di fine inspirazione, in modo tale da avere in ogni respiro una pressione di “inizio plateau”, come mostrato in figura 2.

Figura 2

Figura 2

Useremo tranquillamente la pressione di “inizio plateau” al posto della pressione di plateau che si dovrebbe misurare dopo almeno 3 secondi di occlusione delle vie aeree a fine inspirazione. Una comodità della pressione di “inizio plateau” è che ci viene fornita sul display del ventilatore respiro per respiro, senza dover fare nessuna manovra di occlusione manuale.

La pressione di “inizio plateau” solitamente sovrastima di di 1-2 cmH2O la pressione di plateau a 3 secondi (2), cosa che avviene anche nel nostro paziente ARDS/BPCO. Nella figura 3 vediamo infatti che la pressione di “inizio plateau” (linea tratteggiata bianca) è leggermente superiore (di 2 cmH2O) rispetto alla pressione di plateau a 3 secondi.

Figura 3

Figura 3

La pressione di “inizio plateau” è un’approssimazione che possiamo non solo accettare ma addirittura preferire alla tradizionale pressione di plateau. Infatti la caduta della pressione durante il prolungarsi del plateau è determinata anche dalla riduzione di pressione e volume nelle aeree polmonari più ventilate a favore dell’aumento di volume e pressione nelle zone meno ventilate. La pressione di “inizio plateau” dovrebbe riflettere maggiormente la pressione alveolare delle parti di polmone maggiormente ventilate e quindi più esposte allo stress di fine inspirazione ed al danno indotto dalla ventilazione meccanica.

A questo punto riduciamo poi la frequenza respiratoria fino ad osservare l’azzeramento del flusso a fine espirazione. Per facilitare questo obiettivo, conviene mantenere approssimativamente costante il tempo inspiratorio con opportune variazioni del I:E. Possiamo vedere in figura 4 come è diventata a questo punto la ventilazione di Guglielmo.

Figura 4

Figura 4

Se lo riteniamo opportuno, con un’occlusione di fine espirazione (freccia bianca in figura 5) possiamo confermare l’assenza di autoPEEP con questo setting (la pressione delle vie aeree non aumenta dopo l’occlusione).

Figura 5

Figura 5

A questo punto iniziamo ad applicare PEEP crescenti (con incrementi di 2 cmH2O), mantenendo ogni livello di PEEP per un paio di minuti (3). Nella mia esperienza personale ho notato che può essere sufficiente mantenere ogni livello di PEEP anche solo per 1 minuto, poiché dopo questo tempo normalmente le pressioni di plateau non si modificano più.

Ad ogni livello di PEEP, facciamo la differenza tra la pressione di “inizio plateau” e la PEEP applicata, cioè calcoliamo la driving pressure. Se abbiamo seguito i passi precedenti, la cosa è facilissima: facciamo semplicemente la differenza tra la pressione di plateau e la PEEP rilevate dal ventilatore, come possiamo vedere in figura 6, dove è mostrata la ventilazione alla PEEP di 14 cmH2O. La pressione di plateau è 26 cmH2O, la PEEP 14 cmH2O, quindi la driving pressure è 12 cmH2O. Facile, semplice, efficace.

Figura 6

Figura 6

Alla fine avremo una driving pressure per ciascun livello di PEEP. LA PEEP più opportuna sarà quella che determina la minor driving pressure. Ovviamente questa sarà la miglior PEEP nella fase acuta di ARDS, con il miglioramento dell’ipossiemia e l’inizio del weaning i nostri ragionamenti cambieranno completamente. Ma questo è un altro discorso, che avremo certamente modo di riaffrontare in futuro.

Nel caso concreto di Guglielmo abbiamo ottenuto 12 cmH2O di driving pressure a tutti i livelli di PEEP testati tra 4 e 14 cmH2O, mentre dai 16 cmH2O di PEEP in poi la driving pressure ha iniziato gradualmente ad aumentare. Quale livello di PEEP scegliere tra 4 e 14 cmH2O? In questo caso abbiamo scelto 14 cmH2O, quello più elevato, perché si associava ad una pressione di plateau ancora accettabile (26 cmH2O di “inizio plateau”), non vi erano segni evidenti di stress index superiore a 1 (vedi post del 15/08/2011 e del 28/08/2015) e non vi era alcun impatto emodinamico rilevante con questa scelta.

A questo punto bisogna riportare Guglielmo alla frequenza respiratoria iniziale (28/min) per consentire una sufficiente ventilazione alveolare (ed adeguare nuovamente il I:E per mantenere approssimativamente costante il tempo inspiratorio). Ora però dobbiamo tenere conto della autoPEEP che si genererà per la riduzione del tempo espiratorio indotta dall’aumento di frequenza respiratoria.

In questi casi il termine best PEEP” può essere fuorviante, perché ci fa pensare che il nostro obiettivo sia impostare questa “best PEEP” sul ventilatore. Ma se così facessimo, avremmo la “best PEEP” nel circuito del ventilatore. Noi invece vogliamo che la best PEEP” sia raggiunta nell’apparato respiratorio, sia cioè la pressione positiva che leggiamo durante l’occlusione di fine espirazione e che definiamo PEEP totale.

Sarebbe quindi più corretto parlare di “best PEEP totale” invece che di “best PEEP”. Questi due valori sono diversi quando è presente PEEP intriseca. Dobbiamo quindi impostare una PEEP esterna che, assieme alla autoPEEP del paziente, faccia ottenere una PEEP totale uguale alla PEEP che abbiamo deciso di applicare.

Nel nostro Guglielmo è presente autoPEEP, quindi se applichiamo 14 cmH2O di PEEP esterna, la PEEP totale sarà superiore alla PEEP applicata. Dobbiamo quindi ridurre progressivamente la PEEP esterna fino a raggiungere una PEEP totale di 14 cmH2O. Nel nostro caso ci siamo riusciti applicando 12 cmH2O di PEEP, come possiamo vedere nella figura 7.

Figura 7

Figura 7

In alto vediamo la traccia della pressione delle vie aeree durante la ventilazione con 12 cmH2O di PEEP, mentre in basso durante l’occlusione delle vie aeree a fine espirazione. Come si può vedere il valore numerico della PEEP letto sul ventilatore durante la ventilazione segna il livello di PEEP impostata, ma durante l’occlusione si modifica e rileva il valore di PEEP totale. A questo punto, se vogliamo, possiamo riportare Guglielmo in ventilazione pressometrica a target di volume ed il risultato sarà quello che vediamo in figura 8.

Figura 8

Figura 8

Oggi abbiamo affrontato uno tra i casi a maggior complessità nella ventilazione meccanica, cioè quello del paziente con BPCO che sviluppa una ARDS. Ma abbiamo visto che, se abbiamo le idee chiare, in maniera semplice possiamo giungere alle scelte ventilatorie più sensate. Ricapitolando i punti salienti di questo lungo post:

1) la ventilazione meccanica nella fase acuta della ARDS nei pazienti con BPCO ha un approccio simile a quello che adottiamo in tutti gli altri pazienti;

2) dobbiamo rassegnarci a frequenze respiratorie elevate (almeno 22-24/min) e tempi inspiratori almeno normali (1:1.5 o 1:1). Dobbiamo quindi eliminare dai nostri obiettivi la riduzione dell’autoPEEP con il ventilatore;

3) scegliamo come “best PEEP totale” (=pressione di occlusione a fine espirazione) quel valore che garantisce la minor driving pressure a parità di volume corrente.

 

Un sorriso a tutti gli amici di ventilab.

 

Bibliografia

1) Postma DS et al. The Asthma–COPD Overlap Syndrome. N Engl J Med 2015; 373:1241-9
2) Barberis L et al. Effect of end-inspiratory pause duration on plateau pressure in mechanically ventilated patients. Intensive Care Med 2003; 29:130-4

3) Garnero A et al. Dynamics of end expiratory lung volume after changing positive end-expiratory pressure in acute respiratory distress syndrome patients. Crit Care 2015; 19:340

Feb 282015
 

turbamedicorumRoberto, 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/FIO2 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/FIO2? 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/FIO2 (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 clinicaL’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/FIO2 consente di differenziare il livello di PEEP nei diversi livelli di gravità della ARDS. La gravità della ARDS è definita dal rapporto PaO2/FIO2: 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.

Figura 2.

L’utilizzo di una tabella PEEP/FIO2 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 FIO2 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/FIOpiù 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 FIO2 più elevata dei pazienti con ARDS lieve. Utilizzando la tabella PEEP/FIO2, PEEP e FIO2 vanno “a braccetto”: se è alta la FIO2 è necessariamente alta anche la PEEPQuindi il fatto che la tabella PEEP/FIO2 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/FIO2, la scelta della “best PEEP” utilizzando semplici misure di meccanica respiratoria slega completamente la PEEP dalla FIO2 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 FIO2 per ottenere un’ossigenazione accettabile: è evidente che in questo modo la FIO2 non ha alcuna influenza nella scelta della PEEP. E’ quindi possibile che pazienti con ARDS grave abbiano una bassa PEEP ed una alta FIO2.

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

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.

Figura 4.

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 FIO2 sufficiente a raggiungere una PaO2 di 60-70 mmHg. Se ci fossimo affidati alle tabelline PEEP/FIO2 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/FIO2 o scegliere una PEEP predefinita in funzione del rapporto PaO2/FIO2.

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 FIO2 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

Jan 142015
 

ka-egizioL’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.

schema ECMO V-V

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 PEEP15 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

Jun 122014
 

Gulp_1Su Lancet di giugno sono state pubblicate le conclusioni dello studio multicentrico controllato randomizzato PROVHILO  (PROtective Ventilation using HIgh versus LOw PEEP). Lo scopo é testare l’ipotesi per cui una strategia ventilatoria con PEEP elevate e manovre di reclutamento durante anestesia generale per interventi laparotomici protegge da complicanze polmonari postoperatorie pazienti a rischio per queste complicazioni. Tra febbraio 2011 e gennaio 2013 in 30 centri sono stati reclutati 900 pazienti randomizzati in due gruppi…

 

Il DISEGNO SPERIMENTALE prevedeva il reclutamento di pazienti da sottoporre a chirurgia addominale laparotomica con rischio medio – alto (secondo lo score ARISCAT) di complicanze polmonari postoperatorie, escludendo quelli sottoposti a laparoscopia, con BMI > 40 o con grave cardiopatia o pneumopatia preoperatoria. 447 pazienti sono stati arruolati nel gruppo a PEEP “alta” e manovre di reclutamento, 453 in quello con PEEP “bassa” senza manovre di reclutamento.

Quale risultato principale gli sperimentatori hanno voluto verificare l’incidenza di complicanze polmonari postoperatorie nei cinque giorni successivi all’intervento; secondariamente l’incidenza di complicanze intraoperatorie e l’insorgenza di complicanze extrapolmonari successivamente alla quinta giornata postoperatoria.

Il protocollo prevedeva ventilazione in volume controllato a 8 ml/Kg/PBW (Predicted Body Weight), FiO2 ≥ 40% con l’obiettivo di SpO2 ≥ 92% , frequenza respiratoria per mantenere ETCO2 tra 35 e 45 mmHg, manovre di reclutamento immediatamente dopo l’intubazione, dopo ogni disconnessione dal ventilatore e immediatamente prima dell’estubazione. I pazienti del braccio PEEP “bassa” (o strategia convenzionale) prevedevano una ventilazione con 8 ml/Kg/PBW, PEEP ≤ 2 cm H2O senza reclutamento.

11 pazienti (2%) nel gruppo “alta” PEEP hanno avuto bisogno di una procedura di “salvataggio” per comparsa di desaturazione, realizzata (secondo una tabellina) attraverso una riduzione della PEEP e/o incremento della FiO2 di contro a 34 (8%) nel gruppo convenzionale (per il quale la procedura prevedeva incremento della PEEP e della FiO2).

I RISULTATI  hanno evidenziato l’assenza di differenze negli outcome dei due gruppi: il 40% dei pazienti nel gruppo PEEP ed il 39% di quelli con strategia convenzionale hanno riportato complicanze nei primi 5 giorni postoperatori; il 4% ed il 5% rispettivamente hanno richiesto ventilazione meccanica nello stesso periodo.

Differenze statisticamente significative sono emerse nel fabbisogno di liquidi intraoperatori e nella necessità di utilizzare farmaci vasopressori, entrambi più elevati nel gruppo PEEP alta.

L’analisi multivariata su due gruppi di pazienti (con complicanze vs senza complicanze) mostra che età, durata dell’intervento chirurgico, necessità di infusioni intraoperatorie elevate o perdite ematiche significative, costituiscono fattori di rischio per lo sviluppo di complicanze polmonari postoperatorie.

CONCLUSIONI Nei pazienti con rischio medio – elevato di sviluppare complicanze polmonari postoperatorie una strategia ventilatoria caratterizzata da bassi volumi correnti con PEEP “alta” e manovre di reclutamento non comporta vantaggi rispetto ad una ventilazione convenzionale con 8 ml/Kg/PBW, PEEP assente, nessuna manovra di reclutamento (1).

 

COMMENTO –  Quali risvolti possiamo trasferire nella nostra pratica clinica?

Resta da stabilire, nella ventilazione protettiva del polmone “sano”, il valore adeguato di PEEP; di contro, anche questo studio, ci conferma gli effetti emodinamici che la PEEP può produrre tanto maggiori e più frequenti quanto maggiore è il suo valore. Più i volumi correnti utilizzati sono bassi più la PEEP è utile per evitare il danno da chiusura e riapertura degli alveoli e contrastare la formazione di atelettasie declivi conseguenti all’induzione dell’anestesia. Facciamo attenzione quando applichiamo la PEEP in pazienti in precario equilibrio emodinamico. L’applicazione di un valore di PEEP “a priori” conferma quanto già visto in studi su pazienti con ARDS (2) che hanno fallito nel dimostrare la superiorità, in termini di morbilità e mortalità, di un arbitrario valore di PEEP, e l’importanza invece della sua personalizzazione (3).

Ci sono evidenze sperimentali, con il dosaggio di markers biochimici (4) e con outcome clinici (5) (6), che l’utilizzo, nel polmone sano, di bassi volumi correnti e PEEP è protettivo rispetto a volumi correnti “tradizionali” senza PEEP. La ventilazione a bassi volumi correnti con bassi valori di PEEP è praticamente coincidente con la respirazione fisiologica e, dal momento che nessuno studio ha mai dimostrato il beneficio di una ventilazione ad alti volumi correnti, viene da chiedersi perché non usare sempre, anche e soprattutto nel polmone sano, una ventilazione artificiale che sia la più fisiologica possibile. Il fatto che anche il presente studio utilizzi in entrambi i gruppi una ventilazione  a bassi volumi correnti sembra quasi dirci che questo può ormai considerarsi uno standard in sala operatoria.

Evidenze sperimentali, con il dosaggio di markers infiammatori, ci dicono che più lungo è il periodo di ventilazione del polmone sano maggiore è l’effetto protettivo della ventilazione  a bassi volumi correnti. Allo stesso modo questa scelta produce meno complicanze postoperatorie quanto più i pazienti sono compromessi in termini di gravità complessiva o nel caso di chirurgia polmonare, cardiaca, per neoplasia.

Personalmente quando sono in sala operatoria ventilo sempre a bassi volumi correnti (~ 7 – 8 ml/Kg/peso corporeo ideale) con un livello di PEEP minimo “personalizzato” (obeso / non obeso; Laparoscopia / laparotomia; trendelemburg o no; ecc.) evitandola quando è presente grave instabilità emodinamica.

 

Vi invito a rileggere i precedenti post di argomento simile taggando su “anestesia”. Lo studio è sicuramente stimolante e mi aspetto vostri commenti e/o domande cui sarò ben lieto di rispondere.

 

Bibliografia.

  1.  The PROVE Network Investigators. High versus low positive end-expiratory pressure during general anaesthesia for open abdominal surgery (PROVHILO trial): a  multicentre randomised controlled trial.
  2. Brower RG et al. Higher versus lower positive end-expiratory pressures in patients with the acute respiratorydistress syndrome. ARDS Clinical Trials Network. N Engl J Med. 2004 Jul 22;351(4):327-36.  June 1, 2014 http://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(14)60416-5
  3. Villar J et al. A high positive end-expiratory pressure , low tidal volume ventilatory strategy improves outcome in persistent acute respiratory distress syndrome: A randomized, controlled trial. Crit Care Med 2006;34:1311-1318.
  4.  Ranieri M. et al. Effect of mechanical ventilation on Inflammatory Mediators in Patients with Acute Respiratory Distress Syndrome. JAMA 1999; 282:54-61
  5. Futier E, Constantin JM, Paugam-Burtz C, et al, for the IMPROVE Study Group. A trial of intraoperative low-tidal-volume ventilation in abdominal surgery. N Engl J Med 2013; 369: 428–37   Severgnini P, Selmo G, Lanza C, et al. Protective mechanical ventilation during general anesthesia for open abdominal surgery improves postoperative pulmonary function. Anesthesiology 2013; 118: 1307–21.
Dec 052013
 

clintLa ventilazione meccanica in anestesia è un argomento di crescente interesse. Michele Bertelli,  un anestesista rianimatore che lavora assieme a me, ci ha preparato un post su questo argomento. Un grazie a Michele per questo spunto che sarà certamente capace di farci riflettere (e forse di cambiare alcune consuetudini consolidate sulla ventilazione in anestesia).

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Qualche giorno fa mi trovavo in sala operatoria di Chirurgia Generale, io e Roberta, un dottoressa al primo anno di specialità. Primo intervento della mattinata, un laparotomia per un intervento di resezione retto-colica.
La nostra paziente non prevede difficoltà pre-operatorie particolari: ipertesa, diabetica, buone condizioni generali. Posizioniamo un catetere peridurale ed iniziamo l’anestesia generale. Induzione, intubazione oro-tracheale senza problemi e Roberta mi chiede: “Come imposto il ventilatore?” “Fai come se io non ci fossi”.
La paziente pesa 74 kg ed è alta 158 cm. Il ventilatore viene impostato con ventilazione in volume controllato con un volume corrente di 500 ml per 14 atti /minuto, PEEP 0 cmH2O.
Abbiamo una buona saturazione periferica SpO2 99% con FIO2 60%, EtCO2 39-40 mmHg e pressioni di picco intorno a 30 cmH20.
L’intervento è cominciato, è prevista una durata superiore alle 2 ore, nessun problema di emodinamica, la paziente è in lieve Trendelenburg. Chiedo a Roberta il motivo delle impostazioni del ventilatore e iniziamo a discutere. Dal computer della sala operatoria apro la pagina di Ventilab e leggiamo insieme il post del 24 luglio 2010, commentiamo le opinioni PERSONALI di chi ha scritto e modifichiamo i parametri ventilatori:
Calcoliamo il peso ideale (post 18 dicembre 2011): donne = 45.5 + 0.91 x (altezza in cm – 152.4) = 45.5 + 0.91 x (158 – 152.4) = 50 kg. Impostiamo un volume corrente di 5-8 ml/kg di peso corporeo ideale, scegliamo arbitrariamente 7 ml/kg x 50 kg = 350 ml
La paziente non è obesa, quindi PEEP 5 cmH2O. Frequenza respiratoria iniziale di 18 atti/minuto con l’accortezza di non dimenticare EtCO2 e monitoraggio grafico del ventilatore.
Un rapporto inspirazione/espirazione (I:E) tale da garantire un tempo inspiratorio pari a 1 secondo.
Contenti? Io sì, Roberta un po’ meno (giustamente!!!) e ora lei chiede a me “Perché queste impostazioni ti piacciono?”. Esclusa la stima e la completa fiducia di chi ha scritto il post preso come esempio, non so dirle se effettivamente le impostazioni scelte (che sono valide per un paziente in ventilazione meccanica ricoverato in terapia intensiva) possano “far bene” anche alla nostra signora con l’addome aperto.

Oggi però posso tentare di dare una risposta: The New England Journal of Medicine (1) ha pubblicato in agosto un articolo che fa al caso nostro.

È uno studio multicentrico francese, condotto in doppio cieco, sono stati studiati 400 pazienti adulti sottoposti a intervento di chirurgia addominale (laparoscopica o no) della durata prevista maggiore di due ore.
I pazienti del gruppo di controllo sono stati ventilati in modalità volume controllato, con volume corrente di 10-12 ml/kg di peso corporeo ideale, con PEEP zero. I pazienti del gruppo di studio sono stati ventilati in modalità volume controllato, con volume corrente di 6-8 ml/kg di peso corporeo ideale, con PEEP 6-8 cmH2O e manovre di reclutamento (pressione continua di 30 cmH2O per 30 secondi applicata ogni 30 minuti).
In entrambi i gruppi si è stati attenti a non superare una pressione di plateau di 30 cmH2O (in media 15 cmH2O nel gruppo con basso volume corrente e PEEP e 16 cmH2O nel gruppo di controllo).
Nella valutazione dell’outcome primario, definito come insorgenza di complicanze polmonari maggiori (polmonite, insufficienza respiratoria con necessità di ventilazione artificiale) o extrapolmonari (sepsi, sepsi grave, shock settico, decesso) nella prima settimana postoperatoria, si è evidenziata una differenza significativa tra i due gruppi: 22 (10.5%) complicanze nel gruppo di pazienti ventilati con basso volume corrente e PEEP e 55 (27.5%) complicanze nel gruppo di controllo (rischio relativo 0.4, CI95% 0.24-0.68, p = 0.001). L’analisi degli outcome secondari ha mostrato una ridotta permanenza in ospedale nei pazienti ventilati con basso volume corrente e PEEP.

Lo studio dimostra come la ventilazione protettiva possa essere più vantaggiosa rispetto alla “ventilazione standard” anche in anestesia. Un’ipotesi (post 26 dicembre 2011) (2) è che questa modalità ventilatoria più “soft” riduca barotrauma (da elevate pressioni), volotrauma (da sovradistensione di aree), atelectrauma (da dereclutamento), biotrauma (danno strutturale da mediatori proinfiammatori locali) e forse anche microaspirazioni di contenuto gastrico (3).

Ogni anno nel mondo circa 230 milioni di pazienti vengono sottoposti a chirurgia addominale maggiore e ventilazione meccanica: le problematiche respiratorie sono seconde solo alla infezioni (4) tra le complicanze post-operatorie. L’anestesista può contribuire a ridurre le complicanze postoperatorie con una appropriata impostazione della ventilazione meccanica.

Conclusioni.

Possiamo concludere che in tutte le condizioni in cui impostiamo una ventilazione meccanica controllata in interventi di chirurgia addominale maggiore dovremmo:
1. stabilire un volume corrente di 6-8 ml/kg di peso corporeo ideale
2. impostare una PEEP di 6-8 cmH2O
3. valutare manovre di reclutamento (pressione continua di 30 cmH2O per 30 secondi applicata ogni 30 minuti).
4. regolare la frequenza respiratoria per mantenere una PaCO2 “ragionevole”
5. mantenere una pressione di plateau inferiore a 30 cmH2O
6. ricordarci che il ventilatore può essere un’arma molto potente, sia in positivo che in negativo.

Grazie per la pazienza.

Bibliografia
1. Futier E et al. A trial of intraoperative low-tidal-volume ventilation in abdominal surgery. N Engl J Med 2013; 369:428-37
2. Vidal Melo MF et al. Protect the lungs during abdominal surgery. Anesthesiology 2013; 118: 1254-7
3. Lam SM et al. Intraoperative low-tidal-volume ventilation (letter). N Engl J Med 2013; 369:1861-3
4. Weiser TG et al. An estimation of the global volume of surgery: a modelling strategy based on available data. Lancet 2008; 372:139-44

Oct 062013
 

bart-simpson-tabellineLa scelta della PEEP (Positive End-Expiratory Pressure) nella ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome) è stabilmente, da decenni, uno degli argomenti “caldi” quando si parla di ventilazione meccanica.

Oggi voleve condividere qualche riflessione sulla scelta della PEEP nei pazienti con ARDS.

Negli anni, si sono fatti strada, tra gli altri, due differenti approcci:
1) la scelta della PEEP guidata dalla PaO2;
2) la scelta della PEEP guidata dalla compliance dell’apparato respiratorio.

fio2_peep_table

La PEEP con  la PaO2 come obiettivo.

La scelta della PEEP guidata dalla PaO2 è quella che vedo fare più spesso nella pratica clinica. Ed è, di fatto, quella che è utilizzata anche nei grandi trial sulla ARDS, standardiazzata in tabelline come quella riprodotta a fianco (1). L’utilizzo di questa tabellina è semplice: l’obiettivo è ottenere una PaO2 tra 55 e 80 mmHg, per fare questo si utilizza un’accoppiata predefinita di FIO2 e PEEP come riportata nella tabellina. Se la PaO2 diventa superiore a 80 mmHg, si scala verso accoppiate FIO2/PEEP più basse, se la PaO2 diventa minore di 55 mmHg si va progressivamente verso livelli di FIO2/PEEP più alti. Un compito da bambino di terza elementare…

Che fondamento scientifico ha l’utilizzo di questa tabellina? Nessuno. E’ una scelta arbitraria, senza alcun razionale fisiopatologico alcuna evidenza che ne supporti l’efficacia. Penso quindi possa avere lo stesso valore della scelta empirica di PEEP e dellaFIO2che viene spesso fatta.

LA PEEP con la compliance come obiettivo.

Alcuni studi fondamentali sulla ventilazione protetiva hanno confrontato l’effetto della PEEP scelta sulla PaO2 oppure sul punto di flesso inferiore della curva di compliance (cioè la relazione statica pressione-volume) dell’apparato respiratorio,  (più avanti mi spiego meglio e vedrai che è una cosa in realtà semplicissima) (2-4). Valutando complessivamente l’effetto della ventilazione protettiva (basso volume corrente + PEEP sopra il punto di flesso) rispetto alla ventilazione “convenzionale” (alto volume corrente + PEEP sull’ossigenazione), i tre studi messi insieme hanno ottenuto una riduzione assoluta della mortalità del 25%. Un risultato molto migliore rispetto alla riduzione del 9% ottenuta con la sola riduzione del volume corrente a parità di PEEP scelta con la tabellina (1). Quindi un pesante indizio che una scelta della PEEP guardando la compliance è più efficace rispetto alla scelta della PEEP guardando alla PaO2.

Lo scorso mese è stato pubblicato uno studio che mette a confronto (a parità di volume corrente) le due strategie di scelta della PEEP (5): tabellina FIO2/PEEP o la ricerca della miglior (cioè più elevata) compliance. I risultati sono molto interessanti: scegliere la PEEP cercando la miglior compliance riduce la durata delle disfunzioni d’organo e si associa ad una riduzione della mortalità del 18% (quest’ultimo dato non raggiunge la significatività statistica perchè nello studio sono stati arruolati solo 70 pazienti).

Dobbiamo essere consapevoli che possiamo tranquillamente considerare la stessa cosa scegliere la PEEP sul punto di flesso inferiore e scegliere la PEEP per avere la compliance più elevata. Su questo argomento ci sarebbero moltissime considerazioni fisiopatologiche da fare, ma per necessità di brevità le lascio alle risposte ad eventuali commenti.

Se è vero che due indizi fanno una prova, mi sembra di poter concludere che, allo stato attuale delle conoscenze, sia poco prudente utilizzare la PaO2 come criterio di valutazione della PEEP nella ARDS. Al contrario la prudenza vorrebbe, sia per il razionale fisiopatologico che per le evidenze cliniche,  che la PEEP fosse scelta valutando la compliance dell’apparato respiratorio.

La procedura più semplice per scegliere la PEEP con la miglior compliance.

Esistono molti approcci per cercare la PEEP che si associa alla miglior compliance dell’apparato respiratorio o che sia sopra il punto di flesso inferiore della curva di compliance. A mio parere il metodo utilizzato nello studio della Pintado (5), vecchio di almeno 35 anni (6), è il più semplice di tutti, lo consiglio a tutti coloro che non hanno una particolare familiarità con la meccanica respiratoria e vogliono contemporaneamente iniziare a scegliere una PEEP intelligente ed utile al paziente con ARDS. Personalmente preferisco altri approcci, ma per iniziare questo va benissimo. Eccolo in breve.

La compliance (C) è il rapporto tra la variazione (d) di volume (V) e la variazione di pressione (P):  C = dV/dP. Tradotto in maniera semplice nel nostro apparato respiratorio, è il rapporto tra il volume corrente e la pressione elastica (cioè la differenza di pressione tra la pausa di fine inspirazione e la pausa di fine espirazione) (per una descrizione del modo corretto di misurarla vedi il post del 10/04/2011).

In altre parole, la compliance aumenta (cioè l’apparato respiratorio diventa più facilmente distensibile) quando, a parità di volume corrente, si rileva una minore pressione elastica (o driving pressure). Quindi quello che dobbiamo fare è, a volume corrente costante, provare diverse PEEP e scegliere quella che determina la minor pressione elastica.

Facciamo un esempio. Se ho una paziente con ARDS il cui peso ideale è 55 kg, sceglierò inizialmente un volume corrente di circa 350 ml (cioè 6 ml/kg di peso ideale). A questo punto inizio a ventilarla con 5 cmH2O di PEEP e (con paziente passiva alla ventilazione) misuro la pressione di plateau (con l’occlusione di fine inspirazione, Pplat nella figura qui sotto) e la PEEP totale (con l’occlusione di fine espirazione, auto-PEEP nella figura qui sotto).

occlusions

Ipotizziamo di avere una pressione di plateau di 23 cmH2O ed una PEEP totale di 6 cmH2O: la pressione elastica è 17 cmH2O (=23-6). Questo significa che 23 cmH2O sono necessari per ottenere il volume corrente di 350 ml. A questo punto aumento la PEEP a 7 cmH2O e rilevo 24 e 8 cmH2O di pressione di plateau e PEEP totale = 16 cmH2O di pressione elastica. Aumentando di 2 cmH2O alla volta la PEEP, vedo che la pressione elastica diventa 15 cmH2O a 9 di PEEP, 13 cmH2O a 11 di PEEP, 11 cmH2O a 13 di PEEP, 11 cmH2O a 15 di PEEP, 12 cmH2O a 17 di PEEP, 14 cmH2O a 19 di PEEP. A 13 e 15 cmH2O di PEEP ho la minor pressione elastica, quindi questi valori di PEEP si associano alla miglior compliance: la PEEP è scelta! Personalmente sceglierei 15 cmH2O (2 cmH2O al di sopra della minor PEEP che ottimizza la compliance) se non avessi pressioni di plateau elevate o altri segni di stress o problemi emodinamici. Nello studio della Pintado veniva scelta invece quella con la minor pressione di plateau(5): ragionevole anche questo criterio di scelta.

Esistono talora pazienti in cui la compliance non si modifica a diverse PEEP: in questi casi (non frequentissimi) direi di farci guidare dalla protezione dallo stress e dall’ossigenazione.

Anche se non sei un esperto di meccanica respiratoria. prova ad utilizzare questo metodo nel prossimo paziente con ARDS: vedrai che riuscirai a trovare la best PEEP in 10 minuti con qualsiasi ventilatore. Se poi ci prendi gusto, si aprirà un mondo meraviglioso dinnanzi a te…

Un sorriso a tutti gli amici di ventilab.

Bibliografia:

1) ARDS Network. Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional for acute lung injury and the acute respiratory distress sindrome. N Engl J Med 2000, 342:1301-8

2) Amato MB et al. Effect of a protective-ventilation strategy on mortality in the Acute Respiratory Distress Syndrome. N Engl J Med 1998; 338:347-54

3) Ranieri VM et al. Effect of mechanical ventilation on inflammatory mediators in patients with acute respiratory distress syndrome: a randomized controlled trial. JAMA 1999; 282:54-61

4) Villar J at al. A high positive end-expiratory pressure, low tidal volume ventilatory strategy improves outcome in persistent acute respiratory distress syndrome: A randomized, controlled trial. Crit Care Med 2006; 34:1311-8

5) Pintado MC et al. Individualized PEEP setting in subjects with ARDS: A randomized controlled pilot study. Respir Care 2013 ;58:1416-23

6) Suter PM et al. Effect of tidal volume and positive end-expiratory pressure on compliance during mechanical ventilation. Chest 1978; 73:158-62

Dec 132012
 

Bentrovati a tutti, oggi propongo un tema di rilevanza pratica non immediata ma che penso possa essere egualmente interessante: le correlazioni tra eziopatogenesi, alterazioni anatomopatologiche, meccanica del sistema respiratorio e possibili effetti della terapia ventilatoria nella ARDS (acute respiratory distress syndrome).

La ARDS non è determinata da una causa eziopatogenetica definita, ma rappresenta una risposta aspecifica a svariati insulti patogeni, caratterizzata da insorgenza acuta, ipossiemia, infiltrati polmonari bilaterali, aumento dell’elastanza del sistema respiratorio e riduzione della capacità funzionale residua (per la definizione di ARDS vedi post del 24 giugno 2012).[1]

Schematicamente, la ARDS è detta primitiva (o primaria, o polmonare, ARDSp) se la noxa colpisce direttamente il parenchima polmonare (per esempio in caso di polmonite, aspirazione di contenuto gastrico, semi-annegamento, contusioni polmonari, inalazione di tossici, ecc.); si parla invece di ARDS secondaria (o extrapolmonare, ARDSexp) se la noxa agisce indirettamente sui polmoni, attraverso una reazione infiammatoria sistemica acuta (per esempio in caso di sepsi grave, trauma maggiore, by-pass cardiopolmonare, trasfusioni massive, pancreatite acuta, ecc.).[1]

Spesso la differenziazione tra le due diverse modalità di lesione è facile, come nel caso di polmoniti primarie, oppure di pancreatite; talvolta però l’identificazione del meccanismo è più dubbia, come in caso di traumi o di chirurgia cardiaca.[2]

La distinzione tra i due tipi di ARDS non è solo speculativa: a partire dagli anni ’90 sono state identificate alcune caratteristiche anatomopatologiche, morfologiche e fisiopatologiche che spesso differenziano le due forme, almeno nelle fasi iniziali (cioè nella prima settimana dall’insorgenza)*, e che possiamo così sintetizzare:

  • anatomia patologica:

– ARDSp: la struttura primariamente danneggiata è l’epitelio alveolare, con aumento della sua permeabilità, attivazione di macrofagi, riduzione di surfattante e inondamento intraalveolare da parte di essudato ricco in fibrina, collagene, aggregati neutrofilici: si ha tendenza precoce e al consolidamento delle aree colpite e alla fibrosi. Il liquido di lavaggio bronco-alveolare (BAL) è ricco di citokine infiammatorie.
– ARDSexp: i mediatori della flogosi, prodotti a livello extrapolmonare, raggiungono per via ematica e danneggiano primariamente l’endotelio dei capillari alveolari, con incremento della permeabilità, attivazione di monociti, neutrofili e piastrine, formazione di microtrombi, congestione capillare e edema interstiziale; gli spazi intraalveolari sono relativamente risparmiati ma il maggior peso dell’interstizio imbibito causa secondariamente collasso e atelettasia delle aree del polmone sottoposte alla forza di gravità (quelle posteriori, se il paziente è allettato). Il BAL è relativamente povero di citokine.[3]

  • radiologia:

– ARDSp: prevalente coinvolgimento multifocale e asimmetrico dei polmoni, con più o meno estese aree di consolidamento parenchimale (opacità molto dense) miste a zone di addensamento tipo vetro smerigliato (meno dense).
– ARDSexp: distribuzione più simmetrica e uniforme di aree di addensamento a vetro smerigliato (come risultato di un danno interstiziale diffuso) associata a zone dorsali di consolidamento da atelettasia.[4]

  • meccanica respiratoria:

– ARDSp: l’aumentata elastanza del sistema respiratorio è attribuibile prevalentemente all’aumentata rigidità dei polmoni.
– ARDSexp: l’aumentata elastanza del sistema respiratorio è attribuibile più spesso all’aumentata rigidità della parete toracica, in particolare al diaframma e all’aumentata pressione intraaddominale. [5]

 

Ma quali ricadute pratiche può avere questa diversità tra le due condizioni?

Sebbene numerosi studi, sia clinici, sia su modelli animali, suggeriscano che in caso di ARDSexp i polmoni siano più facilmente reclutabili in seguito all’applicazione della pressione positiva (PEEP, manovre di reclutamento, sospiri intermittenti) o in seguito alla pronazione del paziente rispetto alla ARDSp, altre osservazioni non confermano queste conclusioni. Schematicamente, la PEEP favorirebbe la riapertura di alveoli collassati atelettasici nell’ARDSexp, mentre nell’ARDSp non sarebbe sufficiente a riespandere le aree consolidate e rischierebbe di determinare sovradistensione delle unità già areate. Le ragioni della incongruenza di risultati tra i diversi studi possono essere molte: difficoltà ad attribuire con certezza molti casi di ARDS ad una delle due categorie, eterogeneità del livello di gravità e della fase di evoluzione della malattia, uso di farmaci vasoattivi o impatto della gittata cardiaca sugli scambi gassosi, differenze in pressione transpolmonare ottenuta a parità di pressione applicata nelle vie aeree, solo per citarne alcune.[6] Probabilmente per analoghi motivi anche i dati sulla mortalità delle due forme di ARDS sono sostanzialmente incongruenti nel rilevare differenze.[6]

In conclusione, indipendentemente dal meccanismo eziopatogenetico che pensiamo di aver individuato[7], nel trattamento dell’ARDS dobbiamo per ora continuare ad attenerci ai criteri della ventilazione protettiva ricavabili dalla letteratura accreditata, individualizzando per quanto possibile la ventilazione alle caratteristiche del paziente che stiamo curando.
Se la risposta clinica del paziente ai trattamenti corroborerà la nostra ipotesi patogenetica, questo post avrà forse raggiunto il suo scopo.

Un caro saluto a tutti.

 

* L’evoluzione successiva è grosso modo comune alle due forme e consiste in progressiva proliferazione fibroblastica e distruzione lobulare, con esito finale in fibrosi associata a rarefazione interstiziale.

Bibliografia

  1. Bernard GR, et al. The American-European Consensus Conference on ARDS: Definitions, mechanisms, relevant outcomes and clinical trial coordination. Am J Respir Crit Care Med 1994; 149:818-24

  2. Pelosi P, et al. Pulmonary and extrapulmonary acute respiratory distress syndrome are different. Eur Respir J 2003; 22: Suppl. 42, 48s-56s

  3. Rocco PR, et al. Pulmonary and extrapulmonary acute respiratory distress syndrome: are they different? Curr Opin Crit Care 2005; 11:10-17

  4. Goodman LR et al. Adult respiratory distress syndrome due to pulmonary and extrapulmonary causes: CT, clinical, and functional correlation. Radiology 1999; 213:545-552

  5. Gattinoni L et al. Acute respiratory distress syndrome caused by pulmonary and extrapulmonary disease: different syndromes? Am J Respir Crit Care Med 1998; 158:3-11

  6. Rocco PR et al. Pulmonary and extrapulmonary acute respiratory distress syndrome: myth or reality? Curr Opin Crit Care 2008; 14:50–55

  7. Thille AW et al. Alveolar recruitment in pulmonary and extrapulmonary acute respiratory distress syndrome. Anesthesiology 2007; 106:212-217

Oct 212012
 

Proseguiamo l’analisi delle cause di ipossiemia. Dopo ipoventilazione (post del 30/06/2012) e shunt (post del 14/08/2012), è giunto il momento della causa “regina” (cioè la più frequente) di ipossiemia: il mismatch ventilazione/perfusione. Preferisco usare il termine inglese “mismatch” (“accoppiamento sbagliato”) perchè rende benissimo l’idea. Le condizioni cliniche in cui vi è ipossiemia con mismatch ventilazione/perfusione sono di comune riscontro quotidiano: polmonite, ARDS, edema polmonare acuto, asma, broncopneumopatia cronica ostruttiva, ecc. Praticamente tutte le forme di insufficienza respiratoria acuta.

Ventilazione e perfusione in fisiologia sono un po’ come domanda e offerta in economia: se c’è equilibrio tra le due componenti non c’è problema, altrimenti può essere un disastro (da ricordarsi sempre però che quando c’è la salute, c’è tutto!).

Figura 1

Quello che è vero.

Ripercorriamo brevemente il processo di ossigenazione del sangue. Il sangue venoso arriva all’inizio dei capillari polmonari, che formano una fitta rete attorno agli alveoli (figura 1), con una pressione parziale di ossigeno di circa 40 mmHg (in fisiologia). Gli alveoli contengono l’ossigeno che proviene dal gas inspirato, la cui pressione parziale è di circa 100 mmHg in un soggetto sano che respira aria (vedi post del 30/06/2012).  Il sangue dei capillari è separato dal gas alveolare da un sottilissimo strato di circa 0.3 µm (cioè millesimi di millimetro), composto da endotelio capillare, interstizio ed epitelio alveolare (figura 2): anche il confronto con la dimensione dei globuli rossi (RBC) ci fa capire quanto sia minima la distanza tra gas e sangue. Attraverso questa impalpabile membrana alveolo-capillare avviene rapidamente il passaggio di ossigeno dall’alveolo al sangue capillare.

Figura 2

Nel polmone sano, al termine del percorso nel capillare polmonare, il sangue capillare e l’alveolo raggiungono l’equilibrio delle pressioni parziali di ossigeno, in particolare la PO2 capillare diventa uguale a quella alveolare, cioè circa 100 mmHg (sempre in fisiologia).

Questo risultato non è possibile però quando il volume dell’alveolo diventa insufficiente rispetto al flusso capillare: in questo caso si ha mismatch ventilazione/perfusione (oggi non parleremo del mismatch con volume alveolare eccessivo rispetto alla perfusione). La conseguenza è l’ipossiemia.

Figura 3

A lato ho cercato di schematizzare questo un mismatch tra ventilazione e perfusione (figura 3). Nella condizione A è rappresentato in sezione un alveolo (in bianco) con le sue molecole di O2 (in blu). Attorno all’alveolo passano 4 capillari, disegnati in sezione (in rosso). Possiamo assumere questa condizione come la normalità: alveolo grande, tanto ossigeno, capillari piccoli (rivedi anche la parte sinistra della figura 2).  Il sangue capillare (PO2 40 mmHg) richiama ossigeno dall’alveolo (PaO2 100 mmHg) finchè tra le due strutture non si stabilisce la stessa pressione parziale (quella dell’alveolo). E’ intuitivo quanto sia facile equilibrare le pressioni parziali di O2 tra alvelolo e capillari: l’alveolo ha un elevata quantità di O2 che viene peraltro continuamente rifornita dalla ventilazione. Nella condizione B abbiamo invece un alveolo molto più piccolo. Quindi, a parità di pressione parziale, le molecole di O2 saranno molte meno rispetto alla condizione A. Il sangue venoso (con la sua PO2 di 40 mmHg) richiama ancora ossigeno dall‘alveolo, che però diviene un serbatoio insufficiente che si svuto senza consentire di “fare il pieno” di ossigeno al sangue capillare. La conseguenza è la riduzione della PO2 nel sangue che esce dal capillare polmonare nella condizione B rispetto alla condizione A. Nella condizione C avviene lo stesso fenomeno della condizione B, ma in questo caso la causa non è la riduzione del volume alveolare ma l’aumento del flusso capillare: il risultato non cambia, la perfusione è comunque in eccesso rispetto alla ventilazione ed il risultato è l’ipossiemia. (L’esemplificazione in questo caso è solo qualitativa e non quantitativa per semplicità.)

In pratica, le condizioni che riducono il volume di gas alveolare (edema e infiammazione alveolare, elevate resistenze, elevata elastanza) o aumentano la perfusione  (elevata portata cardiaca)  danno quindi mismatch ventilazione/perfusione con  ipossiemia. Viceversa quanto aumenta il volume di gas alveolare (ad esempio con la PEEP) o si riduce la perfusione (ad esempio con la PEEP o per effetto della vasocostrizione polmonare ipossica), si riduce il mismatch ventilazione/perfusione con correzione dell’ipossiemia ad esso associata.

Quello che non può essere vero (nonostante tutti lo dicano).

Analizziamo ora però quello che non può essere vero, nemmeno se lo dicono tutti (ma proprio tutti) i libri di fisiologia (perfino il mio amatissimo Nunn’s Applied Respiratory Physiology!).

Di solito il mismatch ventilazione/perfusione viene associato al rapporto ventilazione/perfusione. Ma, a mio modo di vedere, sono due concetti molto diversi e confonderli è concettualmente e clinicamente sbagliato: il rapporto ventilazione/perfusione non spiega l’ipossiemia da mismatch ventilazione/perfusione.

Il rapporto ventilazione/perfusione è il rapporto tra ventilazione alveolareVA) e portata cardiaca (Q). La ventilazione alveolare è circa 4 l/min, la portata cardiaca circa 5 l/min, quindi il  VA/Q è in 0.8. Questo 0.8, peraltro, è un valore medio perchè, per l’ineguale distribuzione di ventilazione e perfusione nelle varie regioni del polmone, il VA/Q è superiore a 3 agli apici polmonari ed è circa 0.6 alle basi (figura 4).

Figura 4

Fino a qui tutto vero. Si dice però che quando il rapporto ventilazione/perfusione (il  VA/Q) si riduce si ha ipossiemia senza ipercapnia (figura 5, freccia verso sinistra: “Decreasing VA/Q”). Ma questo non può essere vero se ragioniamo sull’equazione VA/Q.

Figura 5

Infatti, quando la riduzione del VA/Q è determinata dalla diminuzione ventilazione alveolare VA, dovremmo avere un marcato incremento della PaCO2 con una riduzione minima della PaO2 (vedi post del 30/06/2012), tutto il contrario di quanto abbiamo appena visto nella figura 5: evidentemente una contraddizione che mette fuori gioco il VA/Q come spiegazione del mismatch ventilazione/perfusione. Inoltre, se ragionassimo in termini di VA/Q, per aumentarlo (e correggere l’ipossiemia secondo la visione tradizionale), potremmo incrementare la VA con l’aumento del volume corrente: un errore a 360°. Infatti avremmo riduzione della PaCO2 più che un aumento della PaO2, e probabilmente un maggior rischio di ventilator-induced lung injury.
L’applicazione della PEEP è invece la mossa giusta per migliorare il mismatch ventilazione/perfusione nei pazienti con insufficienza respiratoria acuta. La PEEP modifica principalmente la capacità funzionale residua più che il VA/Q (figura 6): un’altra incongurenza dell’equivalenza tra mismatch ventilazione/perfusione e rapporto ventilazione/perfusione VA/Q.

Figura 6.

Quindi la “ventilazione” del mismatch ventilazione/perfusione non può essere la “VA” del VA/Q. Nel mismatch ventilazione/perfusione per ventilazione dobbiamo genericamente intendere  i volumi di gas alveolari disponibili per lo scambio gassoso, prevalentemente legati alla capacità funzionale residua (cioè al volume dei polmoni a fine espirazione) più che alla ventilazione alveolare VA (cioè le variazioni cicle dovute agli atti respiratori).

A questo punto, se mi chiedete cosa farsene del VA/Q nella pratica clinica, mi mettete veramente in difficoltà…

In conclusione, il mismatch ventilazione perfusione è presente in quasi tutte le ipossiemie che vediamo nelle insufficienze respiratorie acute. Esso dipende dalla riduzione della capacità funzionale residua: la PEEP è la misura terapeutica appropriata , mentre l’aumento della ventilazione alveolare attraverso la modificazione del volume corrente è la scelta peggiore. Il  rapporto ventilazione/perfusione VA/Q non sembra essere un modello fisiologico utile per interpretare l’ipossiemia da mismatch ventilazione/perfusione.

Un saluto a tutti. A presto.

Bibliografia.

– Lumb AB. Nunn’s Applied Respiratory Physiology. Churchill Livingstone, 7th edition (2010)

– Guyton AC, Hall JE. Textbook of medical physiology. 10th ed. WB Saunders C (2000)

– Hedenstierna G. Respiratory Physiology. In:  Miller’s Anesthesia 7th ed. Eds: RD Miller. Churchill Livingstone 2010, pag 361-91.