Oct 202013
 

ObelixSaludaLa ventilazione meccanica in anestesia ci offre talora difficoltà e spunti interessanti. Oggi ho il piacere di condividere con gli amici di ventilab un caso che mi è stato inviato da Chiara. E’ un concentrato di difficoltà: la ventilazione meccanica durante chirurgia laparoscopica  in posizione di Trendelenburg in una paziente obesa. Suggerisco di continuare leggere questo post anche chi non si occupa di anestesia, perchè i problemi che Chiara ha incontrato e le strategie per gestirli appropriatamente sono di interesse generale per tutti coloro che si occupano di ventilazione meccanica.

Ecco il caso di Chiara: “Ho seguito un’anestesia generale in una paziente di 24 anni ma di quasi 100 Kg per 150 cm, Mallampati IV, collo, mammelle e addome voluminosi : habitus “batraciano”; superata la difficoltà ventilatoria all’induzione, l’intubazione tracheale non è stata difficoltosa. Inizio la ventilazione in volume controllato con PEEP 5 –> 7  cmH20 e un volume corrente di circa 600 ml per 14 atti /minuto; saturazione buona, ETCO2 39-40 mmHg e pressioni di picco intorno a 40 cmH20 in Trendelemburg e pneumoperitoneo con pressione media delle vie aeree di 12-13 mmHg; ho osservato però un volume corrente espirato inferiore di 200 ml rispetto a quanto erogato e ho provato a variare il rapporto I:E  che da 1:2 ho corretto come 1,5:1; il risultato è stato un netto miglioramento del volume corrente (600ml erogati e circa 600 ml espirati), una riduzione della ETCOa 35 mmHg ed una lieve riduzione delle pressioni di picco a 37 cmH20; nessun problema al risveglio, dopo 50 minuti di Trendelemburg ; premetto che si trattava di chirurgia pelvica.  A prescindere dal singolo caso, la scelta di variare il rapporto I:E , trattandosi di una paziente con un quadro “restrittivo” può ritenersi valida? Grazie.

Grazie a te Chiara per lo spunto e per avere accettato di farlo discutere su ventilab.

Il problema.

Chiara aveva impostato 600 ml di volume corrente con la ventilazione a volume controllato ma la sua paziente riceveva in realtà 400 ml di volume corrente (ricordo che il volume corrente espiratorio è quello che di norma dobbiamo considerare come volume realmente erogato, indipendentemente da quello impostato). Durante la ventilazione a volume controllato (in assenza di perdite dal circuito) il volume corrente può non essere ottenuto per un solo motivo: la pressione di picco raggiunge il limite massimo consentito nel corso dell’inspirazione. Quindi il ventilatore “protegge” il paziente interrompendo l’insufflazione nel momento in cui la pressione nelle vie aeree diventa superiore al limite prestabilito. Chiara ci dice in effetti che la pressione di picco era 40 cmH2O, un valore a cui spesso si imposta il limite di pressione di insufflazione.

Effetto della variazione del rapporto I:E.

In questo caso si è deciso di aumentare il tempo inspiratorio ed abbreviare il tempo espiratorio  modificando il rapporto inspirazione/espirazione (I:E) da 1:2 a 1.5:1. La frequenza respiratoria era 14/min, quindi ogni ciclo respiratorio durava circa 4.3 secondi (=60/frequenza respiratoria). Quando il rapporto I:E era 1:2, l’inspirazione occupava il 33% del ciclo respiratorio e quindi circa 1.4 secondi ed il restante tempo (circa 2.9 secondi) era lasciato all’espirazione. Impostando un rapporto I:E di 1.5:1, significa che l’inspirazione occupa il 60% del ciclo respiratorio, quindi in questo caso circa 2.6 secondi ed l’espirazione si riduce a 1.7 secondi. Come può questo ridurre le pressioni di picco a 37 cmH2O ed ottenere la completa erogazione dei 600 ml di volume corrente?

pres_flowIl segreto è nella riduzione della pressione resistiva (vedi post del 05/12/2011): il flusso inspiratorio (data dal rapporto tra volume corrente e tempo inspiratorio) passa da circa 430 ml/s (= 600 ml/1.4 s) a circa 230 ml/s (=600 ml/ 2.6 s). Se il flusso inspiratorio si riduce quasi del 50%, la pressione resistiva (= flusso x Resistenza dell’apparato respiratorio) si riduce molto di più, visto che la relazione tra le due è esponenziale (vedi figura a fianco). Quindi se si riduce la pressione resistiva, si riduce anche la pressione di picco, della quale la pressione resistiva è una componente (vedi post del 24/06/2011).

Così facendo abbiamo però ridotto la pressione di picco, ma aumentato la pressione di plateau, cioè quella parte di pressione delle vie aeree che si scarica sui polmoni. Infatti ricordiamo che la pressione di plateau è la somma di pressione elastica e PEEP totale, come possiamo vedere nella figura qui sotto:

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La pressione elastica è data dal volume corrente per l’elastanza. Immaginando che l’elastanza non si sia modificata, l’aumento del volume corrente del 50 % (da 400 a 600 ml effettivi) avrà determinato un aumento della pressione elastica del 50%.

La PEEP totale (somma di PEEP + PEEP intrinseca) è poi molto probabile che sia aumentata, visto che abbiamo ridotto drasticamente il tempo espiratorio (da 2.9 a 1.7 secondi) e contemporaneamente aumentato il volume corrente.

Quindi il risultato del cambio del I:E non ha certamente migliorato la protezione dei polmoni, pur avendo dato l’illusione di farlo. Anzi potrebbe averli esposti a qualche rischio in più.

Una possibile soluzione alternativa.

Prima di tutto, ripensiamo all’impostazione della ventilazione. La signora, ancorchè obesa, era di bassa statura. Il volume corrente andrebbe deciso sulla base del peso ideale e non di quello effettivo (vedi post del 18/12/2011). Se fai due calcoli, il peso ideale della signora sarebbe circa 45 kg (!). Forse un volume corrente di 350-400 ml (circa 8 ml/kg) poteva essere già sufficiente, provvedendo evidentemente ad associare una buona PEEP (nei gravi obesi si potrebbe iniziare con 10 cmH2O, emodinamica permettendo), con una frequenza respiratoria sufficiente ad avere una dignitosa eliminazione della CO2 (per quanto possa essere contronatura quando facciamo gli anestesisti, ricordiamo che un po’ di ipercapnia acuta non fa male, anzi potrebbe fare bene).

Secondariamente diamo un’occhiata alla pressioni di plateau (quella che arriva nei polmoni), trascurando la pressione di picco. Nei ventilatori da anestesia spesso non possiamo fare la manovra di occlusione di fine inspirazione. E’ però un’ottima abitudine inserire una breve pausa di fine inspirazione nell’impostazione della ventilazione a volume controllato. Avremo il monitoraggio continuo di una pressione di plateau che sarà forse di un paio di cmH2O più alta della pressione di plateau misurata a 3 secondi, ma che consiglio di utilizzare come come soglia da non superare durante la ventilazione: si avvicina alla pressione alveolare delle unità polmonari a bassa costante di tempo (presto dedicherò un post alla costante di tempo, qui non ho lo spazio di approfondire l’argomento). Se la pressione di plateau “va bene” (è cioè inferiore a 30 cmH2O, per dare retta all’opinione comune), non farei nulla anche in presenza di elevate pressioni di picco e non avrei alcun problema ad aumentare il limite della pressione massima delle vie aeree se necessario.

In casi come quello descritto in questo post, se necessario sarei propenso ad accettare anche una pressione di plateau un po’ superiore a 30 cmH2O se non ci fossero di segni di rilevante iperinflazione dinamica. Ci possiamo aspettare che una obesa in Trendelenburg con pneumoperitoneo possa avere pressioni addominali e pleuriche elevate. Quindi la pressione transpolmonare e lo stress dovrebbero essere comunque normali anche con pressione di plateau un po’ più alta di quanto normalmente raccomandate (vedi post del 24/06/2011).

Conclusioni.

Possiamo concludere che, in tutte le condizioni in cui facciamo ventilazione meccanica controllata, dovremmo:

1) stabilire un volume corrente appropriato rispetto al peso ideale (per le corporature standard massimo 500 ml nei maschi e 400 ml nelle femmine);

2) regolare la frequenza respiratoria per mantenere una PaCO2ragionevole” (anche 50 mmHg potrebbero andare benissimo);

3) favorire l’espirazione, quindi utilizzando I:E non troppi alti (misurando se possibile la PEEP intrinseca);

4) monitorare la pressione di plateau (anche su plateau molto brevi) e stare tranquilli se questa è inferiore 30 cmH2O. Se in queste condizioni la pressione di picco è alta, non lasciamoci influenzare, alziamo il limite di pressione massima delle vie aeree;

5) nei pazienti con “molta pancia” (obesi, gravide, pneumoperitoneo, posizione di Trendelenburg) se necessario accettiamo una pressione di plateau anche superiore a 30 cmH2O, a patto che il volume corrente sia ragionevolmente basso e non vi sia una rilevante autoPEEP.

Un sorriso a tutti gli amici di ventilab.

 

 

Dec 052011
 

Sicuramente il tubo qui a lato non è percorso da un flusso d’aria. Entrambe le estremità sono in comunicazione con l’ambiente e quindi hanno la stessa pressione (cioè la pressione atmosferica). E senza una differenza di pressione tra i due estremi non può esistere un flusso.

Se aumentiamo la pressione all’estremità prossimale del tubo (dove c’è il raccordo per la Y) si genera un flusso che va dall’estremo prossimale all’estremo distale del tubo (verso la cuffia), sempre aperto alla pressione atmosferica. L’entità del flusso è direttamente proporzionale alla differenza di pressione (dP) tra gli estremi del tubo ed inversamente proporzionale alla resistenza R del tubo: flusso = dP/R.

La differenza di pressione che genera il flusso è la pressione resistiva.

Ammettiamo che nel nostro tubo venga applicata una pressione di 8 cmH2O e che si ottenga un flusso di 1 l.s-1.*

Quanto sarà la pressione a metà del tubo? Possiamo riscrivere l’equazione del flusso (vedi sopra) come dP = flusso x R. Dalla legge di Hagen-Poiseuille sappiamo che R è direttamente proporzionale alla lunghezza del condotto: a metà tubo avremo metà resistenza. Nel nostro esempio, quindi, il dP tra la metà e la fine del tubo sarà la metà del dP totale, cioè 4 cmH2O. Per lo stesso ragionamento possiamo prevedere che la pressione interna al tubo dopo 1/4 della sua lunghezza sia di 6 cmH2O (cioè si sia ridotta di 1/4 del dP). Analogamente dopo 3/4 della lunghezza, la pressione si sarà ridotta di 3/4, sarà cioè di 2 cmH2O. Alla fine del tubo (o per meglio dire dove cessa il flusso che si disperde nell’atmosfera), la pressione è diventata uguale alla pressione atmosferica (figura 1, in alto).

Figura 1

Se il tubo si restringe, per mantenere lo stesso flusso bisogna applicare una pressione più elevata per vincere la resistenza più alta. Ma alla fine del tubo, in entrambi i casi, avremo la stessa pressione. La pressione resistiva è sempre 0 dove non c’è flusso (figura 1, in basso).

Nell’apparato respiratorio non c’è pressione resistiva in due casi:

  1. nelle vie aeree quando non c’è flusso: ad esempio durante le occlusioni di fine inspirazione o fine espirazione o durante un periodo di apnea:
  2. negli alveoli, anche se c’è flusso nelle vie aeree: il movimento di gas per differenza di pressione (cioè il flusso convettivo) di norma si esaurisce nei bronchioli terminali. Nei bronchioli respiratori, nei dotti alveolari e negli alveoli non vi è mai flusso convettivo ed i gas si spostano per differenza di pressione parziale (flusso diffusivo). Gli alveoli sono protetti dalla pressione resistiva.

Tre implicazioni pratiche delle considerazioni fisiologiche che abbiamo finora discusso sono:

  1. durante le manovre di occlusione delle vie aeree, non esiste flusso. Ne consegue che la pressione è uguale in tutti i punti dell’apparato respiratorio e che quindi la pressione che misuriamo nel ventilatore è uguale a quella degli alveoli. Ecco perchè la pressione di plateau, misurata a fine inspirazione, ci serve per guidare la ventilazione protettiva;
  2. la pressione di picco è misurata quando c’è flusso ed è la somma di pressione elastica, pressione resistiva e PEEP totale (vedi post del 24/06/2011). Non ci dà quindi informazioni sulla pressione alveolare perchè questa sarà più bassa in ragione della pressione resistiva necessaria per spingere quel flusso dal ventilatore ai bronchioli terminali. A questo punto è chiaro che se misuriamo la differenza tra pressione di picco e pressione di plateau conosciamo la pressione resistiva.
  3. La pressione resistiva aumenta se aumenta il flusso (dP=flusso x R). Quando vogliamo aumentare il tempo espiratorio (ad esempio nei pazienti con iperinflazione dinamica) dobbiamo ridurre inevitabilmente il tempo inspiratorio, Questo si traduce in aumento del flusso inspiratorio (=volume corrente/tempo inspiratorio). La conseguenza è l’aumento della pressione resistiva che induce un aumento della pressione di picco. Ma se questo è associato ad una riduzione della PEEP intrinseca, la pressione di plateau diminuisce ed i polmoni sono più protetti dal ventilator-induced lung injury (VILI) (figura 2).

Figura 2.

In conclusione, valutiamo sempre l’impatto della ventilazione al netto della pressione resistiva: è facile, basta fare un’occlusione delle vie aeree a fine inspirazione di 3 secondi e leggere la pressione di pausa che viene rilevata.

Un saluto a tutti gli amici di ventilab.

 

*Questo implica che la R del tubo sia di 8 cmH2O.l-1.s : R = dP/flusso -> R = 8 cmH2O / 1 l.s-1