Volume corrente elevato durante Pressure Support Ventilation: che fare?

Un paziente (non sedato) con pressione di supporto di 17 cmH₂O (e 4 cmH₂O di PEEP) ha un volume corrente di circa 720 ml. Puoi vedere a fianco la traccia di pressione (in alto) e flusso (in basso) di un atto respiratorio. Il peso ideale del paziente è  66 kg.

Certamente avrai notato che il volume corrente è 11 ml/kg di peso ideale. Un valore che usualmente riteniamo opportuno evitare, preferendo limitarlo a circa 8 ml/kg di peso ideale,  che in questo paziente corrisponderebbe a 530 ml. Come possiamo ridurre questo volume corrente durante ventilazione in pressione di supporto?

Molti pensano che la soluzione sia quella di ridurre la pressione di supporto, ma purtroppo questa convinzione (largamente diffusa) spesso non è corretta. Vediamo infatti cosa succede al variare del livello di pressione di supporto.

In questo paziente facciamo una occlusione delle vie aeree a fine inspirazione (figura 1):

Figura 1

Vediamo che la pressione di plateau è 25 cmH₂O (valore mostrato in alto a destra, misurato dove è collocata la linea verticale bianca, cioè sulla parte di pressione costante dopo l’occlusione). Ricordiamo che la pressione di plateau è la somma di pressione elastica (la pressione generata dal volume corrente) e PEEP totale (vedi post del 24/06/2011).

In questo caso la pressione erogata dal ventilatore meccanico è 21 cmH₂O, cioè la somma di 17 cmH₂O di pressione di supporto e 4 cmH₂O di PEEP. Una pressione di plateau più elevata della pressione erogata dal ventilatore è segno di attività dei muscoli inspiratori (vedi post del 08/05/2016). Se il paziente attiva i propri muscoli inspiratori, probabilmente il supporto inspiratorio applicato è insufficiente per soddisfare completamente la richiesta di ventilazione dei suoi centri respiratori.

La figura 2 mostra cosa accade quando si riduce il supporto inspiratorio a 13 cmH₂O (4 cmH₂O in meno del basale), mentre la figura 3 quando lo si aumenta a 21 cmH₂O (4 cmH₂O in più rispetto al basale).

Figura 2

Figura 3

Nonostante la cospicua variazione di pressione di supporto (il 25% in più o in meno del basale), la variazione associata di volume corrente è insignificante. Non variando significativamente il volume corrente e la PEEP totale, è prevedibile che la pressione di plateau rimanga costante a 25 cmH₂O.

Quello che cambia è la pressione generata dai muscoli inspiratori (cioè la differenza tra pressione di plateau e pressione applicata dal ventilatore), che aumenta al ridursi del supporto inspiratorio: 0 cmH₂O con pressione di supporto 25 cmH₂O (figura 3), 4 cmH₂O con pressione di supporto 17 cmH₂O (figura 1) e 8 cmH₂O con pressione di supporto 13 cmH₂O (figura 2).*

La traduzione clinica di queste misurazioni è: riducendo la pressione di supporto abbiamo fatto faticare di più il paziente senza ridurre il volume corrente. Il suo “cervello” vuole questo livello di ventilazione, indipendentemente dal livello di supporto inspiratorio. Questa dinamica è però vera fino a un certo punto, fino a quando il paziente riesce a permetterselo…

Vediamo infatti cosa succede se riduciamo il supporto di pressione di altri 4 cmH₂O rispetto alla figura 2, portandolo cioè a 9 cmH₂O.

Figura 4

Finalmente il volume corrente (circa 580 ml) si riduce in maniera significativa! Questo però non significa che stiamo facendo un favore al nostro paziente…. La stima della pressione generata dai muscoli inspiratori è 7 cmH₂O (pressione di plateau 20 cmH₂O – 13 cmH₂O applicati dal ventilatore), un valore simile agli 8 cmH₂O calcolati nella figura 2 con supporto inspiratorio 13 cmH₂O.

La traduzione clinica di questa osservazione è: i muscoli inspiratori probabilmente non riescono a generare più di 7-8 cmH₂O di pressione ad ogni inspirazione. Ne consegue che, arrivati a questo punto, ogni ulteriore riduzione del supporto ventilatorio si traduce in una riduzione del volume corrente: probabilmente stiamo mantenendo il paziente al massimo sforzo di cui è capace durante l’inspirazione, con il conseguente rischio di fatica dei muscoli inspiratori.

Nella figura 5 vediamo invece un cospicuo aumento di volume corrente (circa 950 ml) quando si aumenta la pressione di supporto di 4 cmH₂O rispetto ad una condizione di passività, come quella descritta in figura 3:

Figura 5

La traduzione clinica è: quando i muscoli inspiratori sono già passivi (come con pressione di supporto 21 cmH₂O), ogni ulteriore aumento di pressione applicata si traduce in un incremento di volume corrente (come nelle ventilazioni controllate).

Una regola importante (e spessissimo trascurata) è che la pressione di supporto si dovrebbe regolare valutando anche (e soprattutto) lo sforzo inspiratorio del paziente e non solo (e non tanto) il valore del volume corrente/kg di peso ideale.

Torniamo al quesito iniziale: quando ci troviamo un paziente come in figura 1, che fare per ridurre un volume corrente eccessivo? Pensiamo solo ad una strategia ventilatoria che non contempli l’utilizzo di sedazione e paralisi (scelta raccomandabile solo in casi particolari).

La via di uscita  può essere nell’impostare una ventilazione controllata con un volume corrente accettabile, ad esempio 8 ml/kg di peso ideale. Nel caso del nostro paziente circa 530 ml. Ovviamente la frequenza respiratoria deve essere sufficientemente elevata da iperventilare (almeno inizialmente) il paziente, superando le sue necessità di ventilazione al fine di renderlo passivo.

In questo caso abbiamo iniziato una ventilazione pressometrica a target di volume  con 530 ml di volume corrente e 32 di frequenza respiratoria. Nel giro di 5 minuti il paziente diventa passivo alla ventilazione (dopo essersi un pochino “ribellato” per i primi minuti). A questo punto riduciamo la frequenza impostata fino ad avere la comparsa solo occasionale di atti respiratori triggerati. Ecco il risultato finale.

Figura 6

Il paziente è stato “catturato” da un volume corrente appropriato. Nelle modalità assistite-controllate ricordo che è fondamentale il controllo della duranta del tempo inspiratorio che deve essere normalmente tra 0.8″-1″ (da adeguare osservando il monitoraggio, come insistiamo nei corsi di Ventilazione Meccanica) (vedi anche post del 15/03/2014).

Valutiamo anche il risultato di questa ventilazione anche alla luce delle occlusioni a fine inspirazione e fine espirazione:

Figura 7

La pressione di plateau è 23 cmH₂O con una PEEP totale di 10 cmH₂O, ed una driving pressure di 13 cmH₂O: i valori di pressione e volume, valutati congiuntamente, sono ampiamente accettabili.

Potremo poi ridare un maggior controllo della ventilazione (ed una maggior attività) al paziente riducendo ulteriormente la frequenza respiratoria impostata dopo un ragionevole periodo di riposo.

Non sempre l’approccio descritto in questo post è efficace, ma, quando lo è (e cioè spesso), risolve rapidamente situazioni imbarazzanti.

Ricordo infine che un po’ di autoPEEP in un paziente passivo è, il più delle volte, un evento assolutamente benigno, che non richiede alcuna contromisura.

Come ultima cosa, ti lascio un piccolo calcolo da fare da solo: come è variata la compliance dalla ventilazione iniziale (figura 1) a quella finale (figura 7)? Da questo punto di vista quale ventilazione preferisci?

Terminiamo il post, come sempre, riepilogando i punti essenziali:

• la ventilazione con pressione di supporto può portare ad un volume corrente pericolosamente elevato;
• spesso la riduzione della pressione di supporto non è una scelta saggia: affatica il paziente, spesso senza ridurre il volume corrente;
  
• per ridurre il volume corrente in un ambito di normalità si può impostare una ventilazione a target di volume con elevata frequenza respiratoria;
• dopo un breve periodo (5′-10′) ad elevata frequenza respiratoria, questa può essere progressivamente ridotta fino alla occasionale comparsa di atti respiratori triggerati;
• è sempre determinante mantenere un tempo inspiratorio (e non il rapporto I:E) ragionevole, spesso compreso tra 0.8″-1″.

Un sorriso a tutti gli amici di ventilab.

* La pressione resistiva (vedi post del 5/12/2011) non è considerata in queste stime.

PS: segnalo che il 22 febbraio 2019 si terrà il convegno “EMERGENZE IN SALA PARTO – APPROCCIO MULTIDISCIPLINARE” presso Fondazione Poliambulanza a Brescia (clicca qui per scaricare la locandina). Ci sarò anche io 🙂

 

Il vero significato del trigger espiratorio

Una caratteristica peculiare della pressione di supporto è il modo in cui il ventilatore meccanico decide il termine dell’inspirazione (il cosiddetto ciclaggio). Unica tra tutte le modalità di ventilazione, la pressione di supporto è infatti ciclata a flusso ed il trigger espiratorio è il segnale che utilizza per questo scopo.

Oggi vedremo cosa significa “ciclata a flusso” e ” trigger espiratorio“; ma soprattutto rifletteremo sul significato e sull’utilizzo clinico di queste funzioni. E capiremo come possa essere poco sensato quello che solitamente ci si racconta…

Ciclaggio a flusso e trigger espiratorio (versione canonica)

Durante tutte le modalità di ventilazione controllate ed assitite-controllate, la durata dell’inspirazione è determinata dal tempo inspiratorio*. Sono quindi definite come “ciclate a tempo“. In questo caso tutte le inspirazioni hanno una durata fissa, sempre uguale, ed il paziente è obbligato a rimanere in inspirazione per il tempo che abbiamo impostato: il controllo della durata della inspirazione è nella mani del medico (e del ventilatore) ed il paziente si deve adeguare. Questo vincolo non è, di per sè, nè un bene nè un male: può essere un punto di forza o un limite in relazione agli obiettivi clinici ed all’interazione paziente-ventilatore.

La pressione di supporto invece non ha nessuna impostazione del tempo inspiratorio** perchè è “ciclata a flusso“. Questo termine significa che il ciclaggio (cioè il passaggio dall’inspirazione all’espirazione) è guidato dal flusso inspiratorio.

La pressione di supporto è una ventilazione pressometrica, ed è quindi caratterizzata da un flusso inspiratorio decrescente (in assenza di attività inspiratoria del paziente). Un picco di flusso inspiratorio viene raggiunto all’inizio dell’inspirazione, quindi il flusso decresce, interrompendosi quando raggiunge il trigger espiratorio. Il trigger espiratorio è espresso come percentuale di flusso rispetto al picco. Vediamo un esempio in figura 1, in cui è rappresentata la curva di flusso di una pressione di supporto con trigger espiratorio del 30%: il picco di flusso è di 45 l/min ed il flusso a cui si attiva il trigger espiratorio (quando cioè il flusso repentinamente scende a zero, trattino rosso) è 15 l/min, cioè il 30% del valore di picco.

Figura 1

A questo punto è facile capire come la riduzione del trigger espiratorio (cioè della percentuale rispetto al piccodi flusso) possa portare ad un prolungamento dell’inspirazione, ed invece un aumento del trigger espiratorio ad una sua riduzione. Il processo è rappresentato in figura 2, in cui è riportata in giallo la durata dell’inspirazione: essa aumenta da 0.6 a 1.2 secondi riducendo il trigger espiratorio dal 50% al 10%.

Figura 2.

Ma ha senso pensare in questo modo al trigger espiratorio? Nella pratica clinica funziona veramente così?

Significato ed utilizzo clinico del ciclaggio a flusso

Negli anni ottanta del secolo scorso entrò nel mondo della ventilazione meccanica il Servo Ventilator 900C Siemens (figura 3), una macchina per certi versi rivoluzionaria e con la novità della ventilazione a pressione di supporto e quindi del ciclaggio a flusso. Rivederlo mi emoziona sempre: su questa macchina ho iniziato ad amare ventilazione meccanica e meccanica respiratoria.

Come si può vedere dallo scarno pannello dei comandi, nel ventilatore che ha “inventato” la pressione di supporto era assente l’impostazione del trigger espiratorio, che era di default fisso al 25%. Oggi i nostri moderni ventilatori  ci consentono di impostare il trigger espiratorio a valori che possono variare anche dal 1% al 80%. La regolazione del trigger espiratorio è un reale passo avanti o uno degli inutili gadget dei ventilatori meccanici? Potremo rispondere a questa domanda alla fine del post.

Figura 3

Se ci pensiamo bene, l’unica vera innovazione della pressione di supporto è il ciclaggio a flusso. Infatti, anche senza pressione di supporto, l’assistenza inspiratoria pressometrica tutta triggerata dal paziente si può tranquillamente ottenere impostando una pressione controllata con frequenza respiratoria molto bassa e trigger inspiratorio sensibile; di fatto tutti gli atti respiratori sono triggerati dal paziente e con supporto pressometrico.

Quindi la pressione di supporto è stata inventata per avere il ciclaggio a flusso. Ma perchè mai qualcuno ha voluto inventare il ciclaggio a flusso? Perchè il ciclaggio a flusso consente al paziente di determinare la durata dell’inspirazione: si abbandona la logica del ciclaggio a tempo, cioè di un tempo inspiratorio rigido, immutabile e definito dal ventilatore, per passare alla flessibilità del ciclaggio a flusso, dove la durata dell’inspirazione è determinata dal paziente atto per atto respiratorio. Ed il trigger espiratorio è lo strumento sfruttato per ottenere tutto questo.

Adesso torna alla figura 2. Ti sembra che il ciclaggio a flusso sia utilizzato per consentire al paziente di definire spontaneamente, respiro per respiro, la durata dell’inspirazione? A me non sembra proprio: in questo modo si torna ad attribuire al ventilatore il compito di decidere la durata dell’inspirazione. Un risultato che possiamo ottenere tranquillamente con un normale ciclaggio a tempo, impostando quindi un bel tempo inspiratorio sul ventilatore. Peraltro nota una cosa: il controllo della durata dell’inspirazione utilizzando il ciclaggio a flusso, come vedi in figura 2, è possibile solo se si ottiene una bella curva di flusso decrescente. Come ormai ben sanno gli amici di ventilab, questo si verifica solo quando manteniamo il paziente sostanzialmente passivo durante l’inspirazione, condizione che spesso dovremmo cercare di evitare durante la ventilazione assistita (vedi post del 10/09/2016).

Quando ventiliamo con una pressione di supporto un  paziente che mantenga una buona attività dei muscoli inspiratori, come ben sappiamo la curva di flusso inspiratorio smette di avere un profilo decrescente e presenta invece una concavità verso il basso. Quando siamo in questa condizione, il trigger espiratorio influenza davvero la durata dell’inspirazione? Vediamolo nella figura 4.

Figura 4

La curva di flusso ha un picco inspiratorio iniziale di 40 l/min. Dopo il raggiungimento del picco, il flusso inspiratorio non decresce linearmente verso il punto di ciclaggio, ma è mantenuto elevato dall’attività dei muscoli inspiratori (per dettagli rivedi nuovamente il post del 10/09/2016). Nella parte finale dell’inspirazione, il flusso scende quasi verticalmente verso lo zero. In questa fase agisce il trigger espiratorio: quando il flusso raggiunge il valore impostato, finisce l’inspirazione ed inizia l’espirazione. Nel caso in figura 4 il trigger espiratorio era impostato al 10% del picco di flusso, quindi a 4 l/min per il respiro preso in considerazione. A questo livello di flusso è disegnata la linea tratteggiata orizzontale rossa. Il ciclaggio avviene quanto viene raggiunto questo flusso inspiratorio (tratto verticale rosso). Quando sarebbe terminata l’inspirazione se avessimo impostato un trigger espiratorio molto diverso, ad esempio il 50%? In questo caso il flusso a cui avverrebbe il ciclaggio sarebbe la metà del picco inspiratorio, cioè 20 l/min: a questo livello è disegnata la linea orizzontale tratteggiata gialla. Possiamo facilmente vedere come il momento in cui il flusso inspiratorio raggiunge questo valore (identificato sull’asse orizzontale del tempo dalla linea tratteggiata verticale gialla) sia solo minimamente diverso da quello determinato dal trigger al 10%.

In sintesi: quando il paziente è attivo durante l’inspirazione, il trigger espiratorio non modifica significativamente la durata dell’inspirazione. Al contrario questo accade quando il paziente è passivo, come abbiamo visto nella figura 2. Ma quando un paziente è passivo durante l’inspirazione, che vantaggio c’è nel fare una pressione di supporto? Se vogliamo controllare noi la durata dell’inspirazione, non è più semplice ed immediato scegliere una ventilazione ciclata a tempo, decidendo esplicitamente quanto far durare l’inspirazione?

Riassumendo: l’unica vera innovazione della pressione di supporto è stato il controllo, respiro per respiro, della durata dell’inspirazione esercitato dal paziente. Abbiamo capito che questo è realmente possibile solo quando il paziente mantiene una buona attività durante tutta la fase inspiratoria. Ed abbiamo visto che in queste condizioni la variazione del trigger espiratorio ha una influenza trascurabile sulla durata dell’inspirazione.

A questo punto possiamo ripondere consapevolmente alla domanda lasciata in sospeso in precedenza: è stato un progresso reale passare dal trigger espiratorio fisso al 25% alla possibilità di variarlo dal 1 al 80%? A mio parere no: se vogliamo controllare la durata della inspirazione meglio un ciclaggio a tempo. La “mission” del ciclaggio a flusso è invece quella di togliere a noi il controllo della durata dell’inspirazione per lasciarla al paziente. In questo l’inventore del ciclaggio a flusso è stato veramente geniale: era perfettamente consapevole dell’effetto dell’attività del paziente sulla curva di flusso e capì che quando il paziente avesse smesso di inspirare (cioè rilasciato i muscoli inspiratori e/o attivato i muscoli espiratori), il flusso inspiratorio sarebbe crollato rapidamente. E quindi il segnale critico per sincronizzare l’espirazione del paziente con quella del ventilatore era cogliere “al volo” questo calo repentino di flusso inspiratorio: ripeto, GENIALE! E fissare come criterio la riduzione del flusso inspiratorio al 25% del picco di flusso fu una una soluzione semplice e ragionevole.

Un’ultima riflessione, forse un po’ complessa, ma veramente interessante: utilizzare il trigger espiratorio per modificare la durata dell’inspirazione (come abbiamo visto nella figura 2) produce necessariamente una asincronia di termine, in paricolare un ciclaggio ritardato. Non abbiamo tempo per approndire ora questo aspetto, ma teniamone conto. Gli studi che hanno documentato il ciclaggio ritardato durante pressione di supporto probabilmente hanno fatto un utilizzo “contro natura” (in senso stretto) della pressione di supporto, associando la passività del paziente al trigger a flusso: in queste condizioni è implicita l’asincronia. Per chiarire meglio questo aspetto potrei fare prossimamente un post sulle asincronie di termine.

E’ giunta l’ora di concludere, e facciamolo come sempre con le implicazioni pratiche di quello che abbiamo detto:

• se vogliamo mantenere un paziente poco attivo e controllare la durata dell’inspirazione, non abbiamo bisogno della pressione di supporto: possiamo utilizzare in modo semplice ed efficace una ventilazione a pressione controllata con una frequenza respiratoria minima ed un tempo inspiratorio ragionevole (tra 0.8″ e 1″);
• se l’obiettivo principale è la costante sincronia paziente-ventilatore, allora è molto semplice ed efficace utilizzare la pressione di supporto con paziente attivo durante l’inspirazione. Il ciclaggio avrà una buona sincronia entro ampi limiti di impostazione del trigger espiratorio. Direi che nella maggior parte dei casi il 25% può essere ragionevole (anche in omaggio alle buone intenzioni di chi ha sviluppato la pressione di supporto).

A tutti gli amici di ventilab, un sorriso e tanti cari auguri di buon Anno Nuovo!

 

Note:
*: tempo inspiratorio che può essere impostato direttamente definendone la durata in secondi o indirettamente con il settaggio del rapporto I:E o del flusso inspiratorio.
**: esiste sempre un tempo inspiratorio massimo consentito, che può essere fisso (in questo caso non compare tra i parametri di impostazione) o definibile dall’utente. Entro quel tempo inspiratorio massimo, la fine dell’inspirazione è innescata dal trigger espiratorio.

Ventilazione non-invasiva: come impostare il supporto inspiratorio.

Il successo della ventilazione meccanica dipende in maniera decisiva anche dall’appropriatezza della sua impostazione. Se in un paziente con ARDS sbagliamo la scelta di volume corrente e PEEP, possiamo trasformare una tecnica molto efficace in un problema senza soluzione; se durante la ventilazione assistita utilizziamo costantemente un supporto inspiratorio eccessivo o insufficiente, possiamo perpetuare la dipendenza dalla ventilazione meccanica invece che avviarci verso lo svezzamento.

A volte ho la sensazione che ci si dimentichi questo concetto fondamentale quando si parla di ventilazione non-invasiva: si passa il tempo a discutere se sia efficace o meno, senza specificare i criteri di impostazione. E’ un approccio profondamente sbagliato: la ventilazione non-invasiva non è efficace perchè si applica una maschera sulla faccia, ma perchè si eroga una ventilazione meccanica…

Oggi vediamo come impostare il supporto inspiratorio (cioè la pressione di supporto o la differenza IPAP-EPAP) in maniera efficace quando curiamo un paziente con insufficienza respiratoria acuta (anche in presenza di una componente cronica). Su questo argomento esistono diversi approcci ed opinioni autorevoli, quello che propongo è ciò che personalmente ritengo più logico.

Consideriamo il momento in cui si inizia la ventilazione non-invasiva. In questa fase la pressione di supporto dovrebbe essere la più elevata possibile. E’ opportuno iniziare con un basso livello di supporto inspiratorio (ad esempio 5 cmH₂O) e rapidamente (in pochissimi minuti) raggiungere, per incrementi successivi, il massimo livello che il paziente tollera o ritiene confortevole e che si associa ad un livello gestibile di perdite aeree.

E’ importante raggiungere il massimo possibile perchè in questa fase la ventilazione non-invasiva viene sempre proposta a pazienti che hanno o 1) una insufficienza della pompa respiratoria o 2) un elevato lavoro dei muscoli respiratori.

Dovremmo intendere come insufficienza della pompa respiratoria quella condizione in cui si ha una acidemia (cioè un pH < 7.35) senza ipocapnia (PaCO₂ > 35 mmHg) (vedi post del 29/01/2011). Rientrano in questa categoria, oltre alla classica acidosi respiratoria ipercapnica, anche quei casi di acidosi metabolica senza una ipocapnia. Durante acidosi metabolica, la normale risposta di una pompa respiratoria efficiente è qualla di iperventilare per ridurre la PaCO₂ e quindi tendere alla correzione del pH. Se la pompa respiratoria è esaurita, la PaCO₂ rimane attorno ai 40 mmHg senza alcun tentativo di correzione respiratoria del pH.

L’elevato lavoro dei muscoli inspiratori è una condizione di stress che può precedere la vera e propria insufficenza della pompa respiratoria, e clinicamente si manifesta con dispnea, tachipnea (aumento della frequenza respiratoria), polipnea (aumento della ventilazione/minuto), non di rado iperpnea (aumento della profondità dell’inspirazione),  e utilizzo dei muscoli accessori della respirazione (è ben esplorabile lo sternocleidomastoideo). In questa fase la PaCO₂ può essere normale o ridotta ed il pH normale o alcalino. Quando i muscoli inspiratori iniziano a cedere sotto il peso di un prolungato periodo di elevato lavoro respiratorio, iniziamo a vedere il respiro rapido e superficiale ed infine il respiro paradosso (addome e torace si espandono in maniera alternata invece che sincrona durante gli atti respiratori).

In entrambe queste condizioni un obiettivo fondamentale della ventilazione non-invasiva è mettere a riposo il più possibile i muscoli inspiratori. E’ sbagliato pensare di ottenere questo obiettivo impostando una pressione di supporto sufficiente a raggiungere un volume corrente di 6-8 ml/kg (di peso ideale). Questo può essere un obiettivo necessario ma certamente non sufficiente. Infatti molti pazienti con elevato lavoro respiratorio sono già in grado di inspirare un volume corrente normale (o elevato) anche senza alcun supporto inspiratorio: sono cioè ancora in grado di combattere, seppur ad un elevato prezzo metabolico e di stress. In queste condizioni i muscoli respiratori possono utilizzare anche più del 25% dell’ossigeno consumato dall’intero l’organismo (in condizioni di normalità è circa il 1-2%), con sovraccarico della funzione cardiaca e sofferenza di altri tessuti.

Dobbiamo quindi affidarci a criteri diversi dal volume corrente. Possono aiutarci a scegliere il livello di supporto inspiratorio la valutazione della frequenza respiratoria, della dispnea, dell’utilizzo dei muscoli accessori della respirazione e, come sempre, il monitoraggio grafico della ventilazione.

Se durante ventilazione non-invasiva il volume corrente fosse compreso tra 420 e 470 ml potremmo essere soddisfatti nella maggior parte dei pazienti. Ma il monitoraggio grafico della ventilazione meccanica può fornirci informazioni decisive per una impostazione appropriata della pressione di supporto.

Nella figura 1 vediamo il flusso nelle vie aeree nello stesso paziente con 3 diversi livelli di pressione di supporto (da sinistra a destra: 5, 15 e 20 cmH₂O sopra la PEEP di 5 cmH₂O). Tra le 3 condizioni, il volume corrente varia effettivamente tra 420 e 470 ml.

Figura 1

Nel riquadro C abbiamo un flusso che, dopo il picco iniziale (porzione verticale viola), è (quasi) decrescente, tipico della ventilazione pressometrica passiva. Questo vuol dire che il paziente, dopo aver attivato il ventilatore, tende a mettere a riposo i muscoli inspiratori. Osserviamo la parte viola della curva di flusso nei riquadri A e B: dopo il picco iniziale, il flusso inspiratorio non decresce come nel riquadro C, segno di una persistente attività dei muscoli inspiratori, che è tanto più marcata tanto più ci si allontana dalla teorica decrescita passiva.

La figura 2 presenta le stesse curve della figura 1, con una retta che congiunge l’iniziale picco di flusso con il flusso quando inizia il ciclaggio tra inspirazione ed espirazione (istante in cui il flusso inizia a crollare verso lo zero).

Figura 2

Questa rappresentazione aiuta a capire cosa si intende per flusso decrescente e come valutare, seppur in maniera grossolana e qualitativa, quando e quanto un soggetto continua ad utilizzare i muscoli inspiratori durante il supporto inspiratorio. Nel riquadro A c’è un’area molto rilevante tra la traccia di flusso e la linea tratteggiata che dovrebbe descrivere l’ipotetico decadimento passivo del flusso; nel riquadro B c’è ancora una evidente area tra flusso e linea di decadimento passivo, però minore rispetto a quella vista in A e quindi segno di un minor contributo dei muscoli inspiratori; in C praticamente tutto il flusso è sulla liena di decadimento e ci fa pensare che resti solo eventualmente una minima attività dei muscoli inspiratori dopo il triggeraggio.

Ora possiamo capire bene perchè, quando iniziamo la ventilazione non-invasiva, dovremmo incrementare la pressione di supporto per avvicinarci il più possibile al profilo di flusso che vediamo in C. E’ importante fermarsi nell’incremento della pressione di supporto appena si nota questo pattern. Il livello di assistenza inspiratoria va rivalutato, con l’approccio appena visto, tutte le volte che si osservi un cambiamento del pattern respiratorio. Spesso vedremo che poco dopo l’inizio della ventilazione non-invasiva potremo ridurre il supporto inspiratorio mantenendo una bassa attività dei muscoli inspiratori.

Quando la condizione di insufficienza di pompa respiratoria o di elevato lavoro dei muscoli inspiratori tendono a risolversi, potremo tranquillamente abbassare il livello di pressione di supporto, senza più ricercare la passività del paziente. Viceversa, se non si dovesse arrivare a questo punto in tempi ragionevolmente brevi, dovremmo iniziare a pensare all’intubazione tracheale.

Se siamo d’accordo su quando detto finora, dobbiamo ammettere che la CPAP raramente può essere una tecnica ottimale di ventilazione non-invasiva.

Uno dei problemi a cui espone questo approccio è quello di avere qualche paziente che genera volumi correnti molto elevati, anche 10-12 ml/kg. Dobbiamo però essere lucidamente consapevoli che questo  volume corrente non è passivamente generato dal livello di supporto inspiratorio se abbiamo scelto il livello di pressione inspiratoria necessario e sufficiente a far riposare i muscoli respiratori. Infatti stiamo semplicemente aiutando il paziente a fare ciò che il suo cervello (=centri del respiro) comanda. Se dal cervello partono ordini potenzialmente dannosi (=generare un alto volume corrente), la soluzione non è mettere in difficoltà la pompa respiratoria per impedire che ciò accada. In questa situazione vale la pena valutare se il volume corrente tenderà a ridursi man mano che si metteno a riposo i muscoli respiratori. Se ciò non dovesse accadere, a noi la responsabilità di scegliere se accettare un volume corrente elevato o iniziare una ventilazione protettiva, che non potrà che essere invasiva e con sedazione/parlisi. Ma questo è un altro capitolo…

Per concludere, facciamo una breve sintesi dei punti principali:

• all’inizio della della ventilazione non-invasiva il supporto inspiratorio dovrebbe essere regolato per rendere il più decrescente possibile il flusso inspiratorio; ne risulterà anche la riduzione della dispnea, della tachipnea e dell’utilizzo dei muscoli accessori della ventilazione;
• dopo aver scaricato i muscoli respiratori da un eccessivo lavoro, si dovrebbe iniziare a ridurre il supporto, accettando un livello di attività respiratoria compatibile con le risorse muscolari;
  
• qualora con questo approccio si ottenesse un volume corrente che si ritiene causa di possibile danno indotto dalla ventilazione, una soluzione normalmente ragionevole è passare alla ventilazione protettiva invasiva.

Un sorriso a tutti gli amici di ventilab.

 

Come scegliere il livello di pressione di supporto.

La ventilazione con pressione di supporto (Pressure Support Ventilation) è una delle modalità di ventilazione assistita più frequentemente utilizzate in Europa. Il motivo del grande successo di questa modalità di ventilazione è dovuto sia alla sua efficacia che alla sua semplicità di impostazione. Tutte e due queste caratteristiche però nascondono dei tranelli. L’efficacia della ventilazione con pressione di supporto è infatti da verificare caso per caso e la semplicità di impostazione può divetare un tranello.

Spesso è suggerito di impostare il livello di pressione di supporto per ottenere un obiettivo di volume corrente (as esempio di 6-8 ml/kg di peso ideale) e di frequenza respiratoria (ad esempio < 25/min). E’ davvero sufficiente questo per impostare correttamente la pressione di supporto? (la pressione di supporto in alcuni ventilatori è denominata ΔASB, in altri ancora è la differenza tra IPAP ed EPAP)

Alcuni giorni fa avevamo in reparto un paziente il cui peso ideale era stimato in 70 kg. Abbiamo modificato il livello di pressione di supporto per scegliere quello a lui più appropriato. Con tre diversi livelli di pressione di supporto (5, 10 e 12 cmH₂O), il volume corrente rimaneva sostanzialmente costante (tra i 450 ed i 500 ml), mentre la frequenza respiratoria si riduceva lievemente con l’incremento della pressione di supporto (23/min, 21/min e 18/min). Quale livello di pressione di supporto scegliere? Gli obiettivi di volume e di frequenza respiratoria sono raggiunti con tutte e tre le impostazioni… Lasciamo la scelta al caso e/o all’istinto?

Fortunatamente abbiamo un elemento preziosissimo per scegliere accuratamente il livello di pressione di supporto: il monitoraggio grafico della ventilazione meccanica. Nella scelta del livello di pressione di supporto, ritengo che la curva più importante da valutare sia quella flusso-tempo. Nella figura 1 vediamo l’onda di flusso con 12 cmH₂O di pressione di supporto.

Figura 1

La ventilazione in pressione di supporto è una ventilazione pressometrica. Abbiamo ormai imparato che le ventilazioni pressometriche nei pazienti passivi (come ad esempio la ventilazione a pressione controllata) sono caratterizzate da un flusso inspiratorio decrescente (ad esempio vedi post del 27/11/2011). Nella figura 1 il flusso inspiratorio è indicato dalla parte di onda al di sopra dello zero. Nella parte iniziale dell’inspirazione il flusso raggiunge il picco, che successivamente decresce linearmente (linea gialla tratteggiata) fino al punto in cui il flusso inspiratorio “crolla” verso lo zero. [Questo punto coincide con il raggiungimento del trigger espiratorio, che come sappiamo è definito da una percentuale di flusso rispetto al picco iniziale. In questo caso abbiamo un picco di flusso di circa 50 L/min ed il trigger espiratorio si attiva a circa 15 L/min: possiamo quindi supporre che il trigger espiratorio sia stato impostato a circa il 33% (cioè 50 L/min / 15 L/min ∙ 100).] Il flusso non è mai superiore alla linea ideale che congiunge il picco di flusso al flusso-trigger espiratorio: è una condizione simile a quella della pressione controllata con paziente passivo (trascuriamo il fatto che in questa condizione il flusso decreace esponenzialmente e non linearmente). Possiamo quindi dedurre che il paziente, dopo l’attivazione del trigger, è sostanzialmente passivo.

Nella figura 2 vediamo la curva di flusso con 10 cmH₂O di pressione di supporto.

Figura 2

Rispetto al condizione precedente, la riduzione di pressione di supporto è minima. Frequenza respiratoria e volume corrente sono simili a quanto abbiamo ottenuto con 12 cmH₂O. Ma la morfologia del flusso inspiratorio si modifica in maniera sostanziale: una parte del flusso inspiratorio si mantiene al di sopra della linea ideale che congiunge il picco di flusso al flusso-trigger espiratorio. Un aspetto diverso da quello delle ventilazioni pressometriche a paziente passivo. Questa informazione è utile per indicare che i muscoli inspiratori continuano a “lavorare” anche dopo l’attivazione del trigger.

La figura 3 mostra la curva di flusso con 5 cmH₂O di pressione di supporto.

Figura 3

A questo punto possiamo facilmente vedere come il flusso sia marcatamente aumentato rispetto alla linea ideale di decadimento passivo. E concludere che il soggetto in questo caso mette in gioco una rilevante attivazione dei muscoli inspiratori. Come si può vedere nella figura 3, è molto difficile (o impossibile) identificare il flusso a cui si attiva il trigger espiratorio quando il paziente è molto attivo ed il flusso inspiratorio diventa sinusoidale. Possiamo sfruttare questa condizione a nostro vantaggio: il paziente “lavora molto” se non si riconosce sulla onda di flusso il punto in cui si attiva il trigger espiratorio.

Rivediamo nella figura 4, messe insieme, le curve che abbiamo analizzato finora. A questo punto penso che un colpo d’occhio sia sufficiente per capire il differente livello di attività dei muscoli inspiratori nelle tre impostazioni della pressione di supporto. Uno sguardo a questo punto vale più di mille parole.

Figura 4

Ora la domanda è spontanea: quale livello di pressione di supporto scegliere? Questo dipende dagli obiettivi clinici che abbiamo nel momento in cui dobbiamo decidere. Se il nostro obiettivo è quello di far riposare un paziente affaticato (ad esempio dopo il fallimento di un trial di respiro spontaneo), meglio scegliere di mettere a riposo per un po’ di tempo i muscoli inspiratori. Viceversa, se il paziente non presenta dispnea o altri segni clinici che rendano opportuno il riposo, meglio scegliere un livello di pressione di supporto che assicuri una significativa attivazione dei muscoli inspiratori durante l’inspirazione. E magari procedere rapidamente al weaning…

Nel paziente che ho presentato, è stato scelta una pressione di supporto di 10 cmH₂O, poiché con livelli più bassi lamentava dispnea. Abbiamo però evitato i 12 cmH₂O, perche con questo livello tendeva ad essere inutilmente passivo durante la ventilazione assistita: 2 cmH₂O sono un’inezia, ma in qualche caso potrebbero fare la differenza per accelerare il weaning…

In conclusione, riassumiamo brevemente i punti salienti del post di oggi:

1) durante pressione di supporto, la valutazione di frequenza respiratoria e volume corrente è insufficiente per una scelta appropriata dell’assistenza inspirtoria;

2) una semplice analisi della curva di flusso può aiutarci nella scelta: tanto meno il flusso è decrescente, tanto più attivo è il paziente;

3) si deve ricercare una bassa attività del paziente se l’obiettivo clinico è il riposo (quindi se si rilevano segni o sintomi di “fatica”), mentre in tutti gli altri casi è opportuno mantenere una significativa attività muscolare (fino al punto in cui può essere tollerata).

 

Un sorriso a tutti gli amici di ventilab.

PMI (Pressure musc,index): come stimare facilmente l'attività dei muscoli respiratori in ventilazione assistita.

Oggi propongo con vero piacere il contributo offerto a ventilab da un caro amico, Gianni Ciabatti di Firenze. Gianni reintepreta in chiave originale il PMI (Pressure musc,index), cioè la differenza tra la pressione di plateau e la pressione applicata dal ventilatore in ventilazione assistita. Il PMI nasce come stima non-invasiva dello sforzo inspiratorio a fine inspirazione: a mio parere Gianni presenta una semplificazione concettuale del PMI, che ci consentirà di utilizzarlo facilmente nella pratica clinica.

Ed ora leggiamoci il post.

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Quando iniziamo a ventilare un paziente in modalità Pressure Support Ventilation (PSV), ci troviamo ad impostare sul ventilatore una pressione di fine espirazione (PEEP) ed una pressione di supporto (PS); la pressione delle vie aeree (Paw) indica la pressione totale erogata dal ventilatore, che a fine inspirazione dovrebbe coincidere con la somma di PSV e PEEP.

In PSV il paziente può contribuire alla generazione del volume corrente utilizzando la propria muscolatura respiratoria mentre il ventilatore applica il livello di PS impostato. Definiamo Pmus la riduzione della pressione pleurica generata dai muscoli respiratori durante l’inspirazione. In altri termini, mentre il ventilatore “spinge” l’aria nei polmoni, i muscoli del paziente la “tirano dentro”.

Possiamo ora capire che in PSV la pressione generata per vincere il carico soglia (cioè la PEEP intrinseca, PEEPi), resistivo (pressione resistiva, Pres) ed elastico (pressione elastica, Pel), è prodotta in parte dal ventilatore ed in parte dal paziente. Possiamo sintetizzare tutti questi concetti nell’equazione di moto dell’apparato respiratorio (vedi post del 24/06/2011):

Paw + Pmus = PEEP + PEEPi + Pres + Pel

Per semplificare le cose, considereremo la PEEP intrinseca uguale 0. Come abbiamo già visto, la pressione delle vie aeree è, durante l’inspirazione, la somma di PSV e PEEP. NON abbiamo però idea della Pmus, cioè la pressione sviluppata dai muscoli respiratori.

La riduzione inspiratoria della pressione pleurica è stimata con la misurazione della pressione esofagea. La domanda che possiamo farci adesso è: “Senza sondino esofageo, possiamo stimare la pressione generata dalla muscolatura del paziente?”.…Probabilmente si….

Sui nostri ventilatori eseguendo una occlusione delle vie aeree alla fine della inspirazione, possiamo osservare una pressione di plateau (Pplat), anche quando il paziente è in ventilazione assistita.

In condizioni statiche (cioè in assenza di flusso), questa pressione a fine inspirazione corrisponde alla somma della PEEP applicata, e della pressione necessaria per immettere il volume corrente nell’apparato respiratorio (pressione elastica), di cui una quota è apportata dal ventilatore(PS) e una dal paziente(Pmus):

Pplat = PEEP + PS + Pmus

La differenza di pressione tra il plateau durante l’occlusione di fine inspirazione e la pressione applicata dal ventilatore (PEEP+PS), ci può fornire una stima (approssimata per difetto, vedi sotto) della pressione sviluppata dal paziente (Pmus), definita anche PMI (Pressure musc,index) (1):

PMI = Pplat – (PS + PEEP)

Nelle figure 1 e 2 possiamo vedere un paziente in PSV con impostati 5 cmH₂O di PEEP e 7 cmH₂O di PS. Durante l’occlusione di fine inspirazione, se il paziente in questa fase rilascia la muscolatura respiratoria, si può osservare un plateau di pressione. Nel caso presentato si vede un chiaro plateau di pressione di 16 cmH₂O. Sappiamo che la differenza tra pressione di plateau e PEEP (totale) è la pressione elastica, che corrisponde alla pressione necessaria per immettere i 600 ml di volume corrente nell’apparato respiratorio.

Pel = Pplat – PEEP = 16 cmH₂O – 5 cmH₂O = 11 cmH₂O

Vediamo che degli 11 cmH₂O che servono per accogliere i 600 ml di volume corrente, il ventilatore ne eroga solo 7 cmH₂O (PS), gli altri 4 cmH₂O sono quindi stati generati dal paziente.

Questa differenza di pressione, 4 cmH₂O, può quindi essere presa come una stima della pressione generata dalla muscolatura del paziente. Adesso capiamo probabilmente meglio il significato del PMI, che nel nostro esempio è:

PMI= Pplat – (PS + Peep) = 16 cmH₂O – ( 5 cmH₂O + 7 cmH₂O ) = 4 cmH₂O

In quest’altro paziente (Fig. 3) le pressioni impostate sono: PEEP 5 cmH₂O, PS 10 cmH₂O, ed eseguendo una pausa di fine inspirazione misuriamo 13 cmH₂O di pressione di plateau.

 

Abbiamo un livello di pressione di plateau inferiore alla somma di PEEP + PS. La nostra pressione di plateau può essere più bassa della somma (PEEP + PS) quando la pressione sviluppata dal paziente (Pmus) è inferiore alla pressione resistiva a fine inspirazione. Come abbiamo imparato nel paziente passivo, il calo di pressione dopo l’occlusione di fine inspirazione è determinato dalla perdita della pressione resistiva (vedi post del 5/12/2011). La pressione resistiva è proporzionale al flusso, quindi nelle ventilazioni pressometriche (che hanno un flusso inspiratorio discendente) essa a fine inspirazione assume valori solitamente bassi. Pertanto è nei pazienti passivi (o quasi) che riusciremo a ottenere una pressione di plateau più bassa del picco, proprio perché la Pmus è inferiore alla pressione resistiva, ed il PMI sarà negativo. Nel paziente in figura 4:

PMI = Pplat – (PS + PEEP) = 13 cmH₂O – (10 cmH₂O + 5 cmH₂O) = -2 cmH₂O

A questo punto può essere interessante una riflessione. Ricordiamoci che il vero obiettivo quando impostiamo una pressione di supporto dovrebbe essere quello di trasferire lavoro dal paziente al ventilatore. Spesso si vede nella pratica clinica (e si legge nella letteratura scientifica) che il livello di pressione di supporto è regolato sul raggiungimento di un volume corrente target, generalmente tra i 6-8 ml/kg (di peso ideale). Quanto era il volume corrente/kg nei due casi che abbiamo presentato nel post?

Il primo (Fig. 1 e 2) è un paziente maschio di 190 cm di altezza (84 kg di peso ideale), che con 7 cmH₂O di pressione di supporto sviluppa 590 ml di volume corrente:

590 ml / 85 kg = 7 ml/kg

In questo paziente, osservando il ventilatore (PMI e curva di flusso) possiamo dire che con questo livello di PS abbiamo il trasferimento di una parte del lavoro respiratorio al ventilatore, con il paziente che è comunque molto attivo.

La seconda paziente (Fig. 3 e 4) è una donna alta 167 cm (58 kg di peso ideale), la quale con 10 cmH₂O di pressione di supporto genera un volume corrente espiratorio di 415 ml:

415 ml / 59 kg = 7 ml/kg

In questa paziente, osservando la curva di flusso ed il PMI generato, possiamo ragionevolmente pensare ad un trasferimento quasi completo del lavoro respiratorio al ventilatore.

In sintesi, nei nostri due pazienti abbiamo impostato un livello di PS che in entrambi i casi raggiunge il target di volume corrente di 7 ml/kg peso ideale, ma con risultati molto diversi: il raggiungimento di un volume corrente target non ci dice nulla sulla ripartizione del lavoro respiratorio tra paziente e ventilatore.

Conclusioni:

• Ventilando i pazienti in PSV (come in qualunque altra modalità di ventilazione), la pressione delle vie aeree che vediamo sul ventilatore corrisponde alla pressione erogata dal ventilatore stesso, ma non ci dice nulla sullo sforzo inspiratorio fatto dal paziente.

• Eseguendo una pausa di fine inspirazione si può osservare una pressione di plateau: sottraendo ad essa PEEP e pressione di supporto inspiratoria, otteniamo una stima (per difetto) di una parte della pressione generata dai muscoli respiratori;

• Impostare una pressione di supporto avendo un obiettivo di volume corrente (in ml/kg di peso ideale) non fornisce indicazioni sulla quota di lavoro respiratorio che resta a carico del paziente. In pressione di supporto questo può apparire paradossale, se consideriamo che il principale obiettivo di questa modalità di ventilazione è proprio la riduzione del lavoro respiratorio del paziente.

• Durante la ventilazione in pressione di supporto (come nelle altre modalità di ventilazione), il livello di pressione alveolare a fine inspirazione (quello rilevato durante il plateau) può essere superiore alla pressione applicata dal ventilatore: potrebbero pertanto esserci pazienti a rischio di VILI nonostante rassicuranti valori di pressione delle vie aeree.

Bibliografia.

1) Foti G et al. End-inspiratory airway occlusion: a method to assess the pressure developed by inspiratory muscles in patients with acute lung injury undergoing pressure support. Am J Respir Crit Care Med 1997;156:1210–1216.

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Grazie Gianni!