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Soporte Respiratorio Básico
y Avanzado (SORBA)
Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Leopoldo Ferrer Z, MD
Anestesiólogo Intensivista
Fellow Ventilación Mecánica
Universidad de Minnesota.
Hospital Universitario Fundación Santa Fe de Bogotá.
Profesor Asociado Universidad El Bosque
Profesor Universidad de los Andes.
Edgar Celis, MD, FCCM
Jefe Servicio de Medicina Crítica y Cuidado Intensivo,
Hospital Universitario Fundación Santa Fe de Bogotá.
Coordinador del Grupo de Consenso de la FEPIMCTI para la Guía de
Manejo de la Sedoanalgesia en el Paciente Crítico 2012.
Miembro Concejo WFSICCM.
Bogotá, Colombia.
Bogotá · Caracas · Lima · Madrid · Panamá · Pittsburgh
Los editores y colaboradores presentan temas de actualidad en los cuales los procedimientos y la dosificación de los medicamentos están tomados de las recomendaciones actuales que aparecen en la literatura universal. Por lo tanto, ante los
posibles errores humanos o cambios en la medicina, ni los editores ni los colaboradores ni cualquier otra persona que haya
participado en la preparación de esta obra garantiza que la información contenida en ella sea precisa o completa, y tampoco
son responsables de los posibles errores u omisiones de resultados con la información obtenida. Sería recomendable recurrir a otras fuentes de información para tener certeza de que la misma en este escrito es precisa.
Esto es de particular importancia en relación a los fármacos nuevos o de uso no frecuente. Sería recomendable también
consultar a las empresas farmacéuticas para conseguir información adicional si es necesario.
SOPORTE RESPIRATORIO BÁSICO Y AVANZADO (SORBA)
Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
© 2018 GRUPO DISTRIBUNA
ISBN: 978-958-8813-86-8
Autores:
Leopoldo Ferrer Z, MD
Edgar Celis, MD, FCCM
Diseño y diagramación:
Arley Bacarés Tique
C. Andres Puentes Lambraño
Marcela Torres Caballero
Impreso por:
Legis
Bogotá - Colombia
Impreso en Colombia
Printed in Colombia
Prohibida la reproducción parcial o total del material editorial o gráfico de esta publicación sin previa
autorización escrita del editor. El esfuerzo y entrega
de médicos colegas hicieron posible terminar este
proyecto. Fotocopiarlo es una forma de irrespetarse
e irrespetar el trabajo y dignidad de los autores.
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de hacer de este cúmulo de valiosa información, experiencia, evidencia e investigación, plasmado en nuestros libros o procesos académicos facilitados,
un elemento de impacto en el entorno social y asistencial donde cada uno se encuentre, y de esta manera poder brindar a la comunidad mayores y
mejores posibilidades de calidad de vida.
Índice de colaboradores
Abraham Ali Munive, MD. Bogotá
Irene Cortés Puch, MD. España
Medicina Interna- Neumología. Medicina Crítica y
Cuidado Intensivo. Director UCI Médica
Fundación Cardioinfantil - Fundación Neumológica.
Servicio de Cuidados Intensivos y Grandes Quemados.
Hopital Universitario de Getafe. Madrid, España.
Nidia Arévalo, MD. Bogotá
Terapia Respiratoria Clinica Colsanitas
Profesora Universidad del Rosario.
Medicina Crítica y Cuidados Intensivos
Universidad del Rosario
Fundación Santa Fe de Bogotá
Diego Bautista, MD
Médico Internista
Medicina Crítica y Cuidados Intensivos
Fundación Valle de Lili
Yenny Cárdenas, MD. Bogotá
Medicina Crítica y Cuidados Intensivos
Universidad del Rosario
Intensivista
Fundación Santa Fe de Bogotá
Ángela Cardona, MD. Bogotá
Medicina Crítica y Cuidados Intensivos
Universidad del Rosario
Fundación Santa Fe de Bogotá
Andrés Carrillo Alcaraz, MD
Medicina Intensiva. Jefe de Servicio UCI Hospital
Universitario Morales Meseguer. Profesor Colaborador
Facultad de Medicina Universidad de Murcia.
Murcia, España.
Jorge Carrizosa, MD. Bogotá
Medicina Crítica y Cuidados Intensivos
Universidad del Rosario
Intensivista
Fundación Santa Fe de Bogotá
Edgar Celis, MD, FCCM. Bogotá
Jefe Servicio de Medicina Crítica y Cuidado Intensivo,
Hospital Universitario Fundación Santa Fe de Bogotá.
Coordinador del Grupo de Consenso de la FEPIMCTI
para la Guía de Manejo de la Sedoanalgesia en el
Paciente Crítico 2012. Miembro Concejo WFSICCM.
Bogotá, Colombia.
Viviana Cubillos, Ft
Paola Chacón, TR. Bogotá
Terapeuta Respiratoria
Clínica Colina
Bogotá
Edwin Chapeta, MD.
Medicina Crítica y Cuidados Intensivos
Universidad del Rosario
Fundación Santa Fe de Bogotá
Juan Carlos Díaz Cortés, MD
Anestesiólogo
Medicina Crítica y cuidados Intensivos
Master en Epidemiología Clínica
Clínica Marly
Bogotá, Colombia.
Andrés De Vivero Camacho, MD
Neumólogo Intensivista
Director de la UCI Clínica de Marly S.A, Bogotá.
Carmelo Dueñas, MD. Cartagena
Internista Neumólogo, Especialista en Medicina Crítica
Secretario Federación Panamericana
e Ibérica de Medicina Crítica
Profesor Universidad de Cartagena
Jefe UCI Hospital Bocagrande
Juan Luis Echeverri, MD
Internista Intensivista
Clínica Medellín.
Medellín, Colombia.
Andrés Esteban de la Torre, MD, PhD. España
Jefe Unidad de Cuidados Intensivos
Hospital Universitario de Getafe
Madrid, España.
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Javier Fernández, MD. USA
Marco González, MD. Medellín
Anestesiólogo.
Universidad de Guadalajara.
Fellow Cuidados Respiratorios.
Director of Clinical Education & Research
Respiratory Division Covidien Latin America.
Medicina Interna y Cuidados Intensivos
Clínica Medellín
Leopoldo Ferrer, MD. Bogotá
Anestesiólogo Intensivista
Fundación Santa Fe de Bogotá
Profesor Universidad de los Andes
Fellowship Ventilación Mecánica
Universidad de Minnesota
Fiscal AMCI Regional Cundinamarca.
Nelson Javier Fonseca Ruiz, MD. Medellín.
Anestesiólogo Intensivista
Jefe Unidad de Cuidados Intensivos Instituto Cardio-Neuro-Vascular CORBIC
Profesor Programa de Medicina Crítica y
Cuidados Intensivos. Universidad CES.
Paul Garbarini, MS, RRT. USA.
Johanna Carolina Hurtado Laverde, Tr.
Terapia Respiratoria.
Universidad Manuela Beltrán
León Darío Jiménez, MD. Bogotá
Ingeniero Mecánico – Ingeniero Biomédico.
Profesor de Cátedra Medicina Universidad del CES.
Profesor de Cátedra Medicina Universidad UPB.
Antonio Lara, MD. Bogotá.
Internista Neumólogo Intensivista
Profesor Medicina Interna Universidad El Bosque.
Profesor Cuidado Crítico Universidad de la Sabana
Antonia López Martínez, MD
Medicina Intensiva. Facultativa Especialista de Area
UCI . Hospital Universitario Morales Meseguer
Murcia, España
Respiratory Therapist ST – RRT.
Clinical Operations Manager. USA.
Dimitris Georgopoulus. MD. Grecia.
Profesor de Medicina
Departamento de Cuidados Intensivos.
Hospital Universitario de Heraklion.
Escuela de Medicina de Heraklion. Crete.
John Marini, MD. USA
Hans García, MD. Bogotá
Medicina Crítica y Cuidados Intensivos
Universidad del Rosario
Intensivista
Fundación Cardioinfantil
Anestesiólogo Cardiovascular
Medicina Crítica y Cuidados Intensivos
Hospital Militar Central
Dimitris Georgopolus, MD
Departamento de Medicina Intensiva
Hospital de Heraklion
Profesor Facultad de Medicina
Universidad de Creta
Mabel Gómez M., MD.
Internista Cardióloga
Hospital Universitario
Fundación Santa Fe de Bogotá.
Gumersindo González Díaz, MD
Medicina Interna y Medicina Intensiva
Jefe de Servicio UCI Hospital Universitario Morales
Meseguer. Profesor Colaborador Honorario Facultad de
Medicina Universidad de Murcia
Profesor Universidad Católica de Murcia (UCAM)
Murcia, España
IV
Neumólgo Intensivista
Profesor Universidad de Minnesota
Mechanical Ventilation Research Regions Hospital
Saint Paul, Minnesota.
Mauricio Márquez Galindo, MD. Bogotá
Pilar Mogollón Mendoza. Bogotá
Fisioterapeuta
Especialista en Fisioterapia en Cuidado Crítico
Coordinadora Fisioterapia Unidad de Cuidados
Intensivos Adultos. Hospital Universitario de La
Samaritana
Ingrid Moreno Duarte, MD
Médico General, Universidad de los Andes
Residente de Anestesia, Boston University
Guillermo Ortiz, MD. Bogotá.
Médico Internista-Neumólogo
Médico Intensivista-Epidemiólogo
Jefe de Cuidados intensivos Hospital Santa Clara.
Coordinador Posgrado de Medicina Interna
Hospital del Bosque.
Profesor de Cuidados Intensivos
Universidad de la Sabana
PRELIMINARES
Cristian Parra, MD
Tomás Enrique Romero Cohen, MD. Bogotá
Medicina Crítica y Cuidados Intensivos
Universidad del Rosario
Intensivista
Fundación Santa Fe de Bogotá
Anestesiólogo Intensivista
Jefe UCI Adultos Clínica del Country
Profesor Universidad del Rosario
Marco Perafán, MD. Bogotá.
Medicina Crítica y Cuidados Intensivos
Universidad del Rosario
Intensivista
Fundación Cardioinfantil
Cardiólogo Intensivista.
Jefe de Unidad Quirúrgica Clínica Shaio.
Camilo Pizarro, MD. Bucaramanga
Victoria Roncallo, MD. Bogotá
Anestesiólogo Intensivista
Universidad del Rosario
Fundación Cardiovascular de Colombia
Bucaramanga
Leonardo Salazar, MD
Leidy Prada R., MD. Bogotá.
Javier Trujillo, MD
Médico Internista
Universidad del Rosario
Fundación Santa Fe de Bogotá
Medicina Crítica y Cuidados Intensivos
Universidad del Rosario
Intensivista
Hospital de Tunja
Lucas Polanco, MD. Bogotá
Medicina Crítica y Cuidados Intensivos
Universidad del Rosario
Intensivista
Hospital Militar
David Rene Rodriguez Lima, MD. Bogotá
Emergenciólogo Intensivista.
Universidad del Rosario
Hospital Militar
Hospital Universitario Méderi
Anestesiólogo Cardiovascular
Maestria en Ingeniería Biomédica
Fundación Cardiovascular de Colombia.
Mónica Vargas, MD. Cali.
Anestesióloga Intensivista.
Fundación Valle del Lili,
Coordinadora de Postgrado
Programa de Anestesiología Universidad del Valle
Docente del programa de Medicina Crítica y
Cuidado Intensivo Universidad del Valle.
Fabio Varón, MD. Bogotá.
Médico Internista y Neumólogo.
Especialista en Medicina Critica y Cuidado Intensivo
Fundación Cardioinfantil y Fundación Neumológica
Colombiana
Docente Neumología Universidad Javeriana.
V
Contenido
A. Principios de fisiología respiratoria y ventilación mecánica
1. Fisiología de la ventilación mecánica
3
2. Conceptos básicos de la ventilación mecánica moderna
27
3. La carga de la musculatura respiratoria y el trabajo respiratorio.
39
4. Energía de la ventilación mecánica: evolución del concepto de ventilación protectora
59
5. Interacción corazón-pulmón: relación hemodinámica y respiratoria
73
6. Estrategias para mejorar la interacción paciente-ventilador
81
Ingrid Moreno, Leopoldo Ferrer.
Carmelo Dueñas Castell.
Guillermo Ortiz, Carmelo Dueñas.
Leopoldo Ferrer Zaccaro, Victoria Roncallo Valencia, Edwin Chapeta,
Mauricio Márquez Galindo.
Mauricio Márquez Galindo, Victoria Roncallo, Leopoldo Ferrer.
Viviana Cubillos, Johanna Hurtado.
B. Nuevos modos ventilatorios
7. Ventilación con dos niveles de presión en la vía aérea (BiLEVEL/BiPAP)
91
8. Ventilación con liberación de presión en la vía aérea (APRV)
97
9. Ventilación de Soporte Adaptativo (ASV)
109
Yenny Rocío Cárdenas, Juan Luis Echeverri.
Juan Luis Echeverri, Marco González.
Leopoldo Ferrer.
10. Intellivent–ASV
119
11. Modos de control dual
137
12. Estado actual de la ventilación proporcional asistida (PAV+)
145
Paul Garbarini.
Mónica Vargas.
Dimitris Georgopoulus.
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
13. Estado actual de la ventilación de alta frecuencia oscilatoria (VAFO)
161
14. NAVA: ventilación mecánica neuralmente asistida. Conceptos básicos y utilidad clínica
171
15. Compensación del Tubo (TC)
181
Leopoldo Ferrer, David Rodríguez Lima
Andrés De Vivero Camacho, MD
Javier Fernández.
C. Nuevas herramientas de monitoría ventilatoria
16. Interpretación clínica de las curvas y bucles
189
17. Espirometria dinámica y capacidad funcional residual
203
18. Capnografia volumétrica. Papel en la ventilación mecánica
211
19. Monitoría de la presión esofágica y trabajo respiratorio
225
20. Utilidad clínica de la calorimetría indirecta en el paciente crítico
235
21. Tomografía por impedancia eléctrica. Una nueva técnica de monitoria regional de la ventilación
245
22. Papel de la ecografía pulmonar en el paciente crítico
253
Mabel Gómez, Leidy Prada.
Nelson Fonseca.
León Darío Jiménez Posada.
Guillermo Ortiz.
Juan Carlos Díaz Cortés.
Leopoldo Ferrer, David Rodríguez Lima.
Hans García.
D. Estrategias ventilatorias y otros coadyuvantes de la
ventilación mecánica
23. Cuidado respiratorio en el paciente en estado crítico
265
24. Sincronía paciente-ventilador
271
25. Ventilación protectora basada en stress y strain
281
26. Estrategias de titulación de PEEP y reclutamiento pulmonar
295
27. ¿Cómo reclutar mejor al pulmón lesionado?
303
Johanna Hurtado, Viviana Cubillos.
Guillermo Ortiz.
Jorge Carrizosa, Leopoldo Ferrer, Cristian Parra, Javier Trujillo.
Nidia Azucena Arévalo Arévalo, Ángela María Cardona Ocampo, Leopoldo Ferrer.
John J. Marini.
VIII
PRELIMINARES
28. Papel de las maniobras de reclutamiento pulmonar en el paciente con SDRA
309
29. El ajuste de la presión traspulmonar en la prevención del daño pulmonar inducido por
327
30. Abordaje del paciente con hipoxemia severa e hipoxemia refractaria
337
31. Cofactores no ventilatorios en VILI
347
32. Ventilación mecánica en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica
359
33. ¿Cómo establecer el soporte respiratorio en pacientes con crisis asmática?
369
34. Uso de la Ventilación no invasiva
379
35. Interacción paciente-ventilador durante ventilación mecánica no invasiva
387
36. Ventilación No Invasiva en la Insuficiencia Respiratoria Aguda Hipoxémica.
401
37. Ventilación no invasiva en el paciente post-extubado.
409
38. Terapia con cánula nasal de alto flujo en el paciente crítico
415
39. Soporte vital extracorpóreo en paciente con falla respiratoria
425
40. Proceso del retiro del soporte ventilatorio
433
41. Estrategias para el retiro del soporte ventilatorio, ¿en dónde estamos?
445
42. Avances en el retiro del soporte ventilatorio (destete). Smart Care
455
43. Abordaje de la analgesia y sedación en el paciente con soporte respiratorio
465
44. Infecciones pulmonares asociadas al ventilador
479
Lucas Polanco, Leopoldo Ferrer.
ventilación mecánica
Guillermo Ortíz, Antonio Lara, Carmelo Dueñas.
Diego Bautista, MD
John J. Marini.
Guillermo Ortiz, Carmelo Dueñas.
Carmelo Dueñas.
Fabio Varón-Abraham Ali.
Jorge Carrizosa, Leopoldo Ferrer.
Gumersindo González Díaz, Antonia López Martínez, Andrés Carrillo Alcaraz.
Gumersindo González Díaz, Antonia López Martínez, Andrés Carrillo Alcaraz
Tomás Romero, Paola Chacón.
Leonardo Salazar, Camilo Pizarro.
Irene Cortés, Andrés Esteban.
David Rene Rodriguez Lima, Leopoldo Enrique Ferrer Zaccaro
Tomás Romero, Pilar Mogollón Mendoza
Jorge Carrizosa, Leopoldo Ferrer Z.
Marco A. Perafán.
IX
Prólogo
La sensación de asfixia producida por algún grado de dificultad en la respiración ha
sido siempre de gran preocupación por la humanidad. El primer reporte publicado
para enseñar un método posible que buscaba inflar los pulmones con aire fresco aparece en el último capítulo del tratado “De humani corporis fabrica” publicado por Andreas Vesalio en 1543.
Un siglo después Robert Hooke describió en los “Proceedings of the Royal Society”
el artículo “Preserving Animals Alive by Blowing through their Lungs with Bellows”
donde demostró la posibilidad de mantener un animal vivo insuflando los pulmones
con aire fresco, a través de un tubo en la tráquea.
En 1744 fue reportado por John Fothergill el éxito de la resucitación boca a boca,
procedimiento que fue re-introducido en la práctica médica dos siglos después. En
1767-1770 fue diseñado y publicado el “kit resucitador tabaco” por los Daneses Johan
Herbolt y Carl Rafn quienes fueron los primeros en proponer el uso del recién descubierto gas denominado “oxígeno” para mejorar el pronóstico en la resucitación. Es de
esperar que el uso de estos dispositivos produjeran lesiones y rupturas pulmonares las
cuales fueron reportadas por Jean Leroy d´Etoilles en 1827, y tratadas de solucionar por
EugéneWoillez, quien diseñó en 1876 un aparato de cuerpo entero con presión negativa
llamado “ Spiroforo”.
En 1840 se re-descubrió el efecto anestésico producido por el éter (fenómeno descrito
por Paracelso 300 años antes) siendo John Snow quien perfeccionó la técnica y diseñó
un equipo mas apropiado para suministrar anestesia de una manera mas controlada. La
primera anestesia con intubación oro traqueal fue realizada en 1907 en Lyon por Marc
Barthélemy y Léon Dufur. En 1871 Friederich Trendelemburg diseñó el primer tubo
oro traqueal con balón y Franz Fuhn diseñó una variedad de equipos para practicar
intubación oro y naso traqueal.
Durante la primera mitad del siglo XX se desarrollaron tanto aparatos de presión
negativa (pulmón de acero creado por Drinker y Shaw en 1929) como de presión positiva. La presión negativa, aunque fue eficiente en muchos casos, presentaba problemas,
especialmente con la eliminación del CO2, el cual se podía medir gracias a la recién
instaurada técnica de análisis de gases sanguíneos.
En 1950 Carl-Gunnar Engstrom fue el primero en describir estas observaciones que
lo llevaron a construir el primer ventilador de presión positiva. Desde entonces hasta
hoy la historia de la ventilación mecánica, junto con todo lo que ello implica ha tenido
un enorme desarrollo. Hoy tenemos ventiladores controlados por presión, por volumen, activados por tiempo o por el paciente, ciclados por tiempo o flujo, y una gran
variedad de modos ventilatorios.
En 1967 Ashbaugh, Bigelow y Petty describieron la utilidad de la presión positiva
al final de la espiración (PEEP) para mejorar la capacidad residual funcional en los
pacientes con Sindrome de dificultad respiratoria del adulto, mecanismo que continua
siendo de gran utilidad con resultados incontrovertibles.
En 1972 Kirby describió la utilidad de la ventilación mandataria intermitente (IMV),
hoy SIMV. En 1976 aparece la ventilación con presión positiva continua (CPAP), y mas
recientemente aparece la ventilación con presión positiva no invasiva, de gran utilidad
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
hoy junto con todas sus modalidades. En 1977 Sjöstrand describe los métodos de ventilación de alta frecuencia usados en situaciones especiales.
Hoy, gracias a la tecnología moderna, los microprocesadores, los computadores, el
conocimiento y mejor entendimiento de la fisiopatología respiratoria, el análisis de los
desenlaces de un sin número de pacientes que han tenido la necesidad de usar ventilación mecánica, tenemos una variedad de aparatos muy modernos, sofisticados, nuevas
modalidades ventilatorias y con sistemas de monitoreo dinámicos, variados y de alta
exactitud que conlleva a la necesidad de un proceso de re-aprendizaje en esta área.
Esta es la razón principal del curso que estamos lanzando a la comunidad médica,
de enfermería y terapia respiratoria. Estamos convencidos que se hace necesario una
actualización profunda en todos estos conocimientos, y por ende en los procesos modernos de enseñanza-aprendizaje.
Basados en estas premisas sencillas se han escogido algunos profesionales que han
demostrado a través de sus actuaciones médicas ser los más idóneaos para participar
en este proceso que el Departamento de Anestesiología y el Servicio de Medicina Crítica
del Hospital Universitario de la Fundación Santa Fe de Bogotá cree será de gran utilidad para nuestro cuerpo de salud colombiano y en especial para nuestros pacientes.
Revisaremos tópicos como Bilevel o BIPAP, Automodo, Ventilación con liberación
(alivio) de presión (APRV), Ventilación con soporte adaptativo (ASV), Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA), Autoflow, Ventilación no invasiva, Capnografía volumétrica, Espirometría dinámica y otros temas de gran impacto en el conocimiento
actual.
Los autores de este libro escriben de forma sencilla y concreta los capítulos de cada
uno de los temas mencionados en el párrafo anterior, los cuales serán la base para el desarrollo de los diferentes talleres. Con la metodología propuesta estamos convencidos
que los asistentes, al final de este curso taller, tendrán los conocimientos necesarios para
proporcionar a sus pacientes unas mejores propuestas de atención, además de difundir
esta inmensa lluvia de conocimiento que nos bombardea en estos días entre sus compañeros, residentes y estudiantes, lo cual redundará en mejor calidad de la atención.
Edgar Celis Rodríguez MD, FCCM.
Profesor de Anestesia y Medicina Crítica
Hospital Universitario FSFB.
XII
Introducción
¿Por qué temer a los cambios?, toda la vida es un cambio
(HG Wells).
Es así como me gustaría partir para presentar este libro, pues indudablemente gracias
a los avances científicos, tecnológicos, de la informática y sobre todo del entendimiento
en la fisiopatología respiratoria, día a día enfrentamos una gran avalancha de conceptos
en estas áreas que son adaptados al soporte respiratorio.
No cabe duda que evolucionar es crecer y crecer implica cambio. Hoy podemos hacer
una reseña sobre los principales avances en la adaptación de la ventilación mecánica, la
cual ha variado significativamente desde sus inicios con dispositivos inmensos, muy limitada seguridad de funcionamiento y con escasa monitoria de sus resultados; hasta la
actualidad, con dispositivos portátiles, livianos, ágiles, pantallas inteligentes, alta seguridad de funcionamiento basada en microprocesadores y algoritmos internos para los
diferentes modos ventilatorios, y continua monitoria sobre los resultados obtenidos.
En otras palabras, estos adelantos en el área de la ventilación mecánica se han visto
reflejados significativamente en el desarrollo de nuevos ventiladores (microprocesadores), modos ventilatorios y monitoria respiratoria, lo cual nos abona un terreno más
seguro y confiable para que suministremos un mejor cuidado pulmonar.
Son varias las metas buscadas cuando se inicia el soporte respiratorio, entre las más
importantes encontramos la interacción óptima paciente – ventilador y la promoción
de respiraciones espontáneas. Estas metas siempre habían sido difíciles de cumplir, por
la limitación en los dispositivos con los que contábamos, pero ahora podemos tratar de
maximizar la sincronía paciente-ventilador y favorecer el mantenimiento de las respiraciones espontáneas desde el inicio del soporte, gracias a todos estos adelantos.
A pesar de todo, a nivel mundial existe una limitación en el acceso a estos adelantos,
ya sea por falta de recursos, no entendimiento de su funcionamiento, no interés en
utilizarlos o simple temor al cambio. Indudablemente, cambiar gesta una resistencia,
y esta no ha sido la excepción. Pero está en manos de quienes manejamos pacientes en
las unidades de cuidados intensivos, poder ser facilitadores e intermediarios de todo
este proceso.
El objetivo principal de este libro, aplicado al curso, es buscar un mejor entendimiento y familiarización con los ventiladores sistematizados, nuevos modos ventilatorios
y dispositivos actuales de monitoria respiratorios. De esta manera se busca fomentar
el uso de todas estas nuevas herramientas e incentivar el espíritu científico que nos
estimule a desarrollar investigación y protocolización en estas áreas para lograr un aceleramiento en la aplicación clínica de todas ellas, y ayudar a definir si nos estamos acercando al soporte ventilatorio innato ideal.
Leopoldo Ferrer M.D.
Anestesiólogo Intensivita
Hospital Universitario Fundación Santa Fe de Bogotá.
A
Principios
de fisiología
respiratoria
y ventilación
mecánica
1
Fisiología de la ventilación mecánica
Ingrid Moreno, Leopoldo Ferrer
La ventilación mecánica ha revolucionado el cuidado
médico de los pacientes que se encuentran en unidades de cuidado especializado, facilitando su asistencia
ventilatoria, ya que estos pacientes no están capacitados para respirar por sí mismos adecuadamente. La
máquina, conocida como ventilador mecánico, genera
un flujo de aire que llega a la vía aérea del paciente
a través de circuitos y regulado por válvulas que aumentan o disminuyen la presión con la que este flujo
alcanza los pulmones. Actualmente los diferentes modos ventilatorios permiten un ajuste orientado a las
necesidades del paciente con el objetivo de optimizar
la ventilación. Para lograrlo, es necesario que el ventilador responda a estas necesidades de la manera más
fisiológica posible. Sin embargo, esto no es sencillo ya
que las patologías son diversas, y no siempre actúan
por los mismos mecanismos. Por esta razón es fundamental entender la fisiología pulmonar normal, y los
factores que la determinan, para poder controlarlos y
modificarlos durante los periodos de ventilación mecánica logrando el máximo beneficio para el paciente
con el mínimo costo.
La vía aérea
La vía aérea inicia con un tubo único llamado tráquea, que cuenta con múltiples anillos cartilaginosos.
Este tubo se va ramificando consecutivamente disminuyendo su diámetro y su porcentaje de cartílago a
medida que avanza hacia la profundidad del pulmón
(1). Inicialmente se divide en bronquio fuente derecho e izquierdo, los cuales a su vez se dividen posteriormente en bronquios lobares, y luego en bronquios
segmentarios (Figura 1). Las vías aéreas terminales
son llamadas bronquiolos respiratorios y desembocan
en el alvéolo, que es el sitio principal de intercambio
de gases. Las vías aéreas que van desde la tráquea
hasta los bronquios segmentarios se denominan Vías
Aéreas de Conducción debido a que se encargan de
transportar el aire inspirado o espirado durante el
ciclo respiratorio, pero no participan en los procesos
de intercambio gaseoso. Esto es lo que en fisiología
se conoce como Espacio Muerto, y se calcula que en
condiciones normales tiene un volumen aproximado
de 150 cc. Es una fracción del Volumen Corriente que
se obtiene con la ecuación 1, siendo VD el Volumen
de Espacio Muerto, VT el Volumen Corriente, PACO2
la presión alveolar de CO2 que se obtiene al medir el
CO2 del gas al final de la espiración y PECO2 la presión
espirada de CO2 que se obtiene al medir el CO2 en la
totalidad del gas espirado (2).
VD PACO2 – PECO2
=
VT
PACO2
Ecuación 1. (Tomada de Respiratory Physiology, West)
El espacio muerto se divide en anatómico (que son
las vías aéreas de conducción ya mencionadas), y el
espacio muerto fisiológico. Este último se reconoce en
aquellas áreas que aunque anatómicamente podrían
participar en el intercambio ya que están ventiladas,
no se encuentran perfundidas y por lo tanto no están
capacitadas para eliminar CO2 o para intercambiar el
oxígeno alveolar, afectando directamente la oxigenación (3). En condiciones normales, estos volúmenes
muertos son iguales, sin embargo en pacientes con enfermedades pulmonares, el espacio muerto fisiológico
puede ser mayor por la incongruencia entre la ventilación y la perfusión. Por ejemplo, un embolismo pulmonar masivo disminuye la perfusión pulmonar por
la obstrucción que produce el trombo entre los vasos
(4). Por esta razón, varias zonas del pulmón empiezan
a estar ventiladas pero no perfundidas impidiendo el
intercambio gaseoso normal (ver figura 2).
Los músculos de la respiración contribuyen a generar la fuerza conductora que impulsa el aire al interior
de los pulmones durante la inspiración y que luego
facilitan su salida hacia el exterior del pulmón. Estos
músculos son el diafragma y los músculos intercostales externos e internos (5). La expansión de la caja
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
# Generación
Tráquea
Bronquios
fuente
Área
transversal
Cartílago
Bronquios
Vías
aéreas de
conducción
Bronquiolo
Terminales
Bronquiolo
terminal
Músculo
liso
Alveolos
Respiratorios
Espacios
alveolares
Conductos
Vénula
pulmonar
Alveolos
Unidad
terminal
Capilares
Poros de
Kohn
Sacos
Arteriola
pulmonar
Acino
Figura 1. La vía aérea y el espacio muerto anatómico (Modificada de Medical Physiology, Boron, página 621).
torácica involucra inicialmente a los músculos intercostales externos que elevan las costillas en un movimiento similar al del manubrio de un balde (Figura 3).
Espacio muerto
Ventilación alveolar
↑ Espacio muerto anatómico
Figura 2. Espacio muerto en embolismo pulmonar. (Modificado de
Miller’s Anesthesia, Capítulo 15. Respiratory Physiology).
Además, la contracción del diafragma en la base de
los pulmones contribuye a generar un efecto de vacío
aumentando el volumen pulmonar, y facilitando el
flujo de aire hacia los alvéolos en el interior del pulmón. Esta es la fase inspiratoria del ciclo respiratorio,
que es activa por lo que implica la utilización de energía en la contracción muscular. La fase espiratoria es,
por el contrario, pasiva y sucede principalmente por
el retorno de los músculos inspiratorios a su posición
original, con algo de trabajo de los músculos intercostales internos (6).
El flujo de aire desde la tráquea va aumentando su
velocidad a medida que desciende hasta los bronquio-
4
los terminales. A partir de este punto, el área transversal total de la vía aérea es tan grande que la velocidad
empieza a perder importancia, y la difusión empieza
a predominar, siendo el principal mecanismo de oxigenación (7).
El pulmón es un órgano altamente perfundido. Recibe el flujo de las arterias pulmonares en quienes se
distribuye todo el gasto cardiaco del corazón derecho,
con poco aumento en la resistencia. Similar a la vía aérea, se va ramificando a lo largo del árbol respiratorio,
transportando sangre no oxigenada hasta los capilares que están en contacto con los alvéolos pulmonares, en donde se producirá el intercambio gaseoso (8).
Alrededor del alvéolo los capilares forman una capa
continua que aumenta la eficiencia del intercambio.
Los capilares tienen un diámetro de cerca de 10 μm,
por lo que permiten el paso de aproximadamente un
eritrocito a la vez; cada eritrocito está en contacto con
los capilares por aproximadamente ¾ de segundo (9).
Las moléculas gaseosas deben atravesar numerosas
capas antes de alcanzar los vasos sanguíneos; estas
capas forman la barrera hemato-gaseosa. La barrera
hemato-gaseosa (10) está conformada por las células alveolares conocidas como neumocitos, entre las
que existen dos tipos: La tipo I, que tiene una función
principalmente estructural y de reemplazo de células,
y la tipo II que se encargará de producir uno de los
componentes más importantes del pulmón, el surfactente pulmonar. Por debajo de estas células existe una
membrana basal compuesta principalmente por colágeno y además se encuentra el endotelio capilar, que
es la puerta de entrada al torrente sanguíneo. Luego
de que la sangre está oxigenada, se transporta a través
1 / Fisiología de la ventilación mecánica
Vertebra
Escalenos
Esternocleidomastoideo
Esternón
Vertebra
Costillas
Esternón
Diafragma
Recto abdominal
Oblicuo externo
Figura 3. Músculos de la respiración (Modificada de Medical Physiology, Boron, página 632)
Total cross section area (cm2)
de los vasos venosos que confluyen en las venas pulmonares, encargadas de retornar la sangre al corazón
para que ésta pueda ser transportada sistémicamente.
El pulmón cuenta con una circulación adicional, que
es la red de vasos bronquiales que contribuyen en la
perfusión pulmonar aunque obvian la vía de oxigenación capilar.
Airway generation
Figura 4. La difusión como mecanismo de intercambio de gases. (Modificado de Respiratory Physiology: The Essentials, West, Página 7)
Volúmenes pulmonares
El pulmón puede movilizar diversas cantidades de
aire de acuerdo a sus necesidades, alcanzando dife-
rentes volúmenes (11). Con ayuda de un espirómetro
se pueden determinar estos volúmenes que en condiciones normales se relacionan con un funcionamiento adecuado de los pulmones, y que se modifican
notablemente durante eventos patológicos. En una
respiración normal, se movilizan aproximadamente
500 cc de aire; este volumen es conocido como Volumen Corriente (VT) y se observa en la Figura 5 como
la onda inicial. Cuando el paciente realiza una inspiración máxima, el volumen adicional que se moviliza por encima del VT se define como el Volumen
de Reserva Inspiratorio (VRI). Si después de una inspiración normal se le solicita al paciente que realice
una espiración profunda, el volumen adicional al VT
que se moviliza se conoce como Volumen de Reserva Espiratorio (VRE). El volumen que permanece en
el interior del pulmón luego de una espiración profunda es conocido como Volumen Residual (VR), y
requiere métodos especiales para ser medido. Las
Capacidades Pulmonares son la suma de distintos
volúmenes, por ejemplo, la Capacidad Vital (CV) se
define como el volumen movilizado durante una inspiración y una espiración máximas, y es la suma del
VT, el VRI y el VRE. La capacidad funcional residual
es el volumen que queda en el interior del pulmón
luego de una espiración normal y se obtiene sumando la CFR y el VR. Finalmente la capacidad pulmonar total (CPT) es la suma de la CV y el VR. Los valores de cada volumen (12) en cc/kg se muestran en
la tabla 1.
5
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 5. Volúmenes pulmonares.
Tabla 1. Valores normales de los volúmenes pulmonares.
Volumen
Valor (cc/kg)
Volumen de reserva inspiratorio (VRI)
30-40
Volumen corriente (VT )
7-10
Volumen de reserva espiratorio (VRE)
20-25
Volumen residual (VR)
25-30
Capacidad pulmonar total (CPT)
80-105
Capacidad inspiratoria (CI)
40-50
Capacidad funcional residual (CFR)
45-55
Capacidad Vital (CV)
55-75
Existe un volumen adicional conocido como Volumen
de Cierre, que se define como el volumen por debajo
del cual las vías aéreas no cartilaginosas se colapsan
(13) (Figura 6). En los momentos previos a la inspiración, la presión en la cavidad pleural es negativa, y la
presión dentro de la vía aérea es positiva. Durante la
inspiración, la presión intrapleural produce un efecto
de vacío que tiene repercusión directa en la presión
de la vía aérea, que también se vuelve negativa para
propiciar el flujo de aire hacia el pulmón. Al final de
la inspiración, el aire que ha ingresado ejerce una pre-
6
sión positiva dentro de la vía aérea. Si se le solicita
al paciente realizar una espiración forzada, la presión
intrapleural y la de la vía aérea se volverán positivas
en un intento por expulsar todo el aire inspirado, sin
embargo, la presión intrapleural puede ser mayor que
la de la vía aérea, promoviendo un cierre temprano
de las vías no cartilaginosas. El objetivo fisiológico de
este evento es limitar el flujo espiratorio durante la espiración forzada. El volumen de cierre se disminuye
en pacientes obesos, mujeres embarazadas y neonatos
aunque los pacientes con enfermedades obstructivas
también presentan alteración del volumen de cierre.
Diferentes patologías se han visto asociadas a la modificación de los volúmenes pulmonares (14). Los
pacientes con fibrosis pulmonar tienen restricción
en la expansión del pulmón por lo que la Capacidad
Pulmonar Total se disminuye, al igual que la Capacidad Vital, y el flujo espiratorio aumenta al movilizarse menor volumen. El paciente con EPOC presenta
atrapamiento de aire e hiperventilación, por lo que la
Capacidad Vital está disminuida, el volumen residual
aumentado, y el flujo espiratorio es lento por el cierre
temprano de las vías aéreas (Figura 7).
Ventilación
La ventilación, es decir, la cantidad de aire que alcanza
los pulmones por cada minuto, es una relación entre
1 / Fisiología de la ventilación mecánica
el volumen corriente (VT) y la frecuencia respiratoria.
Esta relación se denomina Ventilación Total (15). Sin
embargo, no todo el aire que ingresa a los pulmones
participará en el intercambio gaseoso que ocurre en el
alvéolo, ya que una buena parte permanecerá en las
vías aéreas cartilaginosas que no participan de este
intercambio, y que como ya se mencionó, se conocen
como Espacio Muerto. Cuando se le resta el volumen
del espacio muerto al volumen corriente, se obtiene el
volumen pulmonar que está interviniendo en el intercambio de gases, que es el más importante fisiológicamente hablando. Si se multiplica este volumen por
la frecuencia respiratoria, el valor que se obtiene es la
ventilación alveolar (16) que representa la cantidad de
aire inspirado que está disponible para el intercambio
de gases. Sin embargo, no todas las zonas del pulmón
reciben el mismo grado de ventilación, tema que será
discutido más adelante.
alvéolo (18). La cantidad de O2 y CO2 presente en el
alvéolo o en la sangre se suele presentar en términos
de presiones parciales ya que la presión parcial de un
gas es directamente proporcional a la concentración
del mismo (19). La sangre que entra en contacto con el
alvéolo pulmonar a través de los capilares, llega con
baja cantidad de oxígeno, reportada como una baja
presión parcial. El alvéolo por el contrario, cuenta
con una gran presión parcial de oxígeno dentro del
gas inspirado, lo que forma un gradiente de presiones entre el alvéolo y la sangre, promoviendo el paso
de oxígeno hacia el interior del capilar. Sucede de la
misma manera con el CO2, que llega al capilar con alta
presión parcial, mientras que el alvéolo cuenta con
poca cantidad, y consecuentemente con poca presión
parcial de CO2 por lo que el gradiente impulsa al CO2
de la sangre al alvéolo, ocurriendo así el intercambio
de gases.
Figura 6. Volumen de cierre (Modificado de Respiratory Physiology:
The Essentials, West ,Figura 7-18)
Oxigenación
Figura 7. Alteración de volúmenes pulmonares en condiciones patológicas. (Modificado de Miller’s Anesthesia, Capítulo 15. Respiratory Physiology)
El acino pulmonar es la unidad fisiológica básica del
pulmón (17); es el lugar donde ocurre el intercambio
de gases. El acino se compone del alvéolo pulmonar
y su respectivo bronquiolo respiratorio. Sin embargo, un bronquiolo puede tener varios alvéolos que se
desprenden de él. Es así como cada alvéolo está en
contacto con muchos otros alvéolos a su alrededor.
Adicionalmente los alvéolos se encuentran intercomunicados a través de unos pequeños orificios conocidos como poros de Kohn. Inicialmente no se conocía la función de estos poros, pero ahora se sabe que
contribuyen a aumentar el área superficial alveolar
con la que el gas inspirado interactúa, aumentando el
tiempo en el que el gas permanece en contacto con el
Cuando el oxígeno ingresa a la sangre, se une a la
hemoglobina que es la molécula encargada de transportarlo sistémicamente. Sin embargo, no toda la hemoglobina de la sangre se encuentra transportando
oxígeno; al porcentaje de hemoglobina que se encuentra unida a O2 se le denomina saturación de Oxígeno,
y es otra forma de medir la oxigenación sanguínea. La
saturación puede ser medida directamente en la sangre con los gases arteriales, o indirectamente a través
de la pulso-oximetría. Para ello se coloca un sensor en
un dedo del paciente que posee dos diodos en un lado
y un receptor del lado contrario. Estos diodos envían
dos tipos de longitudes de onda (una de luz roja y otra
7
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
de luz infrarroja) que traspasan la piel, el tejido celular
subcutáneo y los vasos, y son detectadas contralateralmente por un sensor. Este sensor detecta a través
de pletismografía las pulsaciones de la sangre arterial,
descartando los demás componentes. Luego, analiza
el grado de absorción que tuvo cada longitud de onda
en la sangre arterial, siendo alta para la luz roja en la
sangre con baja concentración de O2, y alta para la luz
infrarroja en la sangre con alta saturación de oxígeno. Posteriormente, mediante un algoritmo, arrojan el
porcentaje de saturación de O2 con el cual se estima el
estado de la oxigenación.
Los gases arteriales son un estimador más objetivo
del estado de oxigenación de un paciente. A través de
una punción percutánea en una arteria (generalmente la radial) se obtiene la muestra de sangre que será
procesada en búsqueda de los valores de Presión arterial de O2, de CO2, cantidad de bicarbonato, pH de la
muestra y Saturación de Oxígeno Arterial. Los valores
normales se encuentran en la tabla 2.
Tabla 2. Gases arteriales.
Variable
Valor Normal (a la altura de Bogotá)
pH
7.35-7.45
PaO2
60 +/- 5 mmHg
PaCO2
HCO3
SaO2
Beb
30 +/- 5 mmHg
18 +/- 2 mmol/L
> 88%
-3/+3
Correlacionando estos resultados se puede obtener
información acerca del estado ácido-básico del paciente en cuestión. Los trastornos del equilibrio ácidobase se encuentran en la tabla 3, con sus respectivos
mecanismos de compensación (20).
Con los valores de PaO2 y la Saturación de Oxígeno
se puede obtener una relación gráfica conocida como
Curva de disociación de Oxígeno (figura 8). Cuando
la presión parcial de oxigeno es baja se espera que la
saturación de oxígeno este disminuida también; a medida que la presión parcial va aumentando, la saturación de oxígeno también se incrementa hasta que a
partir de cierto punto por más que exista un aumento
de la presión parcial, no habrá aumento en la saturación ya que toda la hemoglobina presente en la sangre
estará saturada (21). Existen factores que movilizan
esta curva hacia la derecha o la izquierda de acuerdo a los requerimientos de los tejidos. Por ejemplo,
en un tejido acidótico como un músculo fatigado con
alta producción de CO2 y que se encuentra a alta temperatura, los requerimientos de oxígeno libre serán
elevados por lo que se requiere que el oxígeno sea fácilmente liberado de la hemoglobina; esto se evidencia gráficamente en que altas presiones parciales de
oxigeno se relacionarán con saturaciones de hemoglobina menores que aquellas en condiciones normales.
Otro factor que puede correr la curva hacia la derecha
son niveles elevados de 2-Difosfoglicerato (DPG) que
es un producto del metabolismo de los eritrocitos, y
que se aumenta en hipoxia crónica, para tratar de facilitar la disociación del oxígeno de la hemoglobina
(22). En contraposición, un pH alto, una disminución
de la PaCO2 y de la temperatura (propias de un tejido sin altos requerimientos de O2) y una disminución
del DPG (como la que ocurre en las bolsas de Glóbulos Rojos para transfusión) moverán la curva hacia
la izquierda, disminuyendo la liberación de oxígeno
por parte de la hemoglobina, aún con bajas presiones
parciales (23). La presencia de Monóxido de Carbono,
también corre la curva hacia la izquierda al ser más
afín que el oxígeno por la hemoglobina, pues impide
el transporte del mismo.
Para el CO2 también existe una curva de disociación. El CO2 se encuentra presente en diferentes formas en la sangre, en su mayoría en forma de bicarbonato. (Figura 9)
La curva de disociación relaciona el contenido total de CO2 con la presión parcial de CO2. Esta curva
se modifica de acuerdo a la saturación de oxígeno ya
que la desoxigenación de la sangre incrementa la afi-
Tabla 3. Trastornos del equilibrio ácido base.
Trastorno
Acidosis metabólica
Perturbación
↓ HCO3
Cambio compensatorio
↓ PaCO2
Compensación esperada
ΔPaCO2 = 1.2 ΔHCO
Alcalosis metabólica
↑ HCO3
↑PaCO2
ΔPaCO2 = 0.9 ΔHCO
↑ PaCO2
↑ HCO3
ΔHCO3 = 0.10 ΔPaCO2
Acidosis respiratoria
Aguda
Crónica
Δ HCO3 = 0.35 ΔPaCO2
Alcalosis respiratoria
Aguda
Crónica
8
↓ PaCO2
↓HCO3
ΔHCO3 = 0.2 ΔPaCO2
ΔHCO3 = 0.5 ΔPaCO2
1 / Fisiología de la ventilación mecánica
nidad de la hemoglobina por el dióxido de carbono; a
esa propiedad se le conoce como Efecto Haldane (24)
(figura 10). Así, la sangre arterial que tiene una mayor
saturación de oxígeno, tiene un menor contenido de
CO2, mientras que la sangre venosa, con una menor
saturación, tiene una mayor cantidad de CO2.
O2 total
O2 unido a Hb
Saturación
de O2
↓ Tº
↓ PCO2
Contenido
de O2
ya que corresponde al gas en el espacio muerto, que
no participa en el intercambio gaseoso. A medida que
se empieza a exhalar al aire alveolar, el CO2 empieza
a aumentar y la cantidad de O2 disminuye lo cual se
observa en la línea roja de la gráfica. El gas exhalado al final de la espiración tiene un alto contenido de
CO2, mientras que el contenido de O2 se aproxima a
cero, por lo que el gas es esencialmente CO2 cuyo valor es constante, lo que en la gráfica se muestra como
una meseta. Cuando la inhalación inicia, la cantidad
de CO2 disminuye y es reemplazada por O2, que se
muestra como el descenso de la curva en la gráfica,
para que el ciclo vuelva a iniciar (26).
↓ DPG
↓ H+
↓ Tº
↓ PCO2
↓ DPG
↓ H+
O2 disuelto
Contenido
total de
CO2 en
sangre (ml
CO2/dl)
CO2 disuelto
Figura 8. Curva de disociación de oxígeno (Modificada de Medical
Physiology, Boron, Página 674).
Producción e intercambio de CO2
Figura 10. Curva de disociación de CO2 (Modificada de Medical Physiology, Boron, página 683)
CO2 (mmHg)
Inicio de inhalación
Inicio de exhalación
Tiempo (segundos)
Figura 9. Formas de CO2 en la sangre.
Figura 11. Capnografía.
Al igual que con la saturación de oxígeno, el CO2
también puede ser medido de forma indirecta por medio de la capnografía (figura 11). Este método mide la
cantidad de CO2 en el aire exhalado, es decir, en forma
de PACO2 (la cual se estima que es igual a la PaCO2 ya
que el CO2 se difunde 20 veces más fácilmente que el
O2 a través de la barrera hematogaseosa) (25). Al inicio de la exhalación, el gas inicial que sale de las vías
aéreas, tiene alto contenido de oxígeno y no tiene CO2,
Otras forma de monitorizar la idoneidad de la oxigenación es midiendo la eficiencia del intercambio de
gases. Para empezar, se debe conocer qué cantidad
de oxígeno está alcanzando los alvéolos, que se estima con la ecuación de la presión alveolar de oxígeno, donde FiO2 corresponde a la fracción inspirada de
Oxígeno, PB es la presión barométrica, PH20 es la presión del vapor de agua en la vía aérea (estimada como
47 mmHg), PaCO2 es la presión arterial de CO2 y R es
9
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
el cociente respiratorio (la relación entre la cantidad
de moléculas de oxígeno que se intercambian por moléculas de CO2) (27). En general, con la dieta occidental que produce más CO2 del oxígeno que ingresa a la
sangre, esta relación se estima en 0,8.
PaCO2
PAO2 = FIO2 x (PB – PH2O) –
R
Ecuación 2. Presión alveolar de oxígeno.
Con el valor de la PACO2 y obteniendo el valor de la
PaCO2 por medio de los gases arteriales, se puede calcular la diferencia alvéolo-arterial de oxígeno con la
siguiente ecuación:
D(A-a)O2 = PAO2 – PaO2 = 12±2 mmHg
Ecuación 3. Diferencia alvéolo-arterial.
Cuanto esta diferencia aumenta, es decir, cuando el
O2 alveolar sobrepasa notoriamente al oxígeno presente en la sangre, es porque la sangre que perfunde los
alvéolos no entra en contacto con el oxígeno alveolar;
esta situación se conoce como Shunt (28). En condiciones normales, el 5% del gasto cardiaco no se oxigena,
y es aquel correspondiente a las arterias bronquiales
que desembocan directamente en las venas pulmona-
res y a las venas de Thebesio en el corazón, que alcanzan el ventrículo izquierdo sin pasar por los capilares
pulmonares. Cuando este porcentaje sobrepasa el 5%
normal, se sospecha que existe algún trastorno que
está perturbando la ventilación alveolar adecuada, y
consecuentemente la oxigenación de la sangre (29).
Esta relación se estima con la ecuación del Shunt en
donde CcO2 es el contenido capilar de oxígeno que se
puede determinar con un catéter Swan-Ganz, CaO2,
que es el contenido arterial de oxígeno y CvO2 que corresponde al contenido venoso de oxígeno:
QS
=
CcO2 – CaO2
QT CcO2 – CvO2
Ecuación 5. Shunt.
El contenido arterial y el contenido venoso de oxígeno se pueden calcular utilizando los valores presentes en la figura 12, siendo Hb el valor de hemoglobina
en mg/dl, 1.39 la constante de unión del oxígeno a la
hemoglobina, SaO2 y SvO2 las saturaciones arterial y
venosa de oxígeno y PaO2 - PvO2 la presión arterial y
venosa de oxígeno. Con este valor, también se puede
estimar la eficiencia del intercambio de gases a través
de la entrega de oxígeno a los tejidos, el consumo de
oxígeno de los tejidos (a partir de la Ley de Fick que
proclama que el consumo de oxígeno es igual al flujo
QT= Gasto cardíaco, EO2= extracción de oxígeno
Figura 12. Ecuaciones para estimar la oxigenación.
10
1 / Fisiología de la ventilación mecánica
de O2 que sale de los pulmones menos el Flujo de O2
que regresa a los pulmones) y la tasa de extracción de
O2 de los tejidos (30).
Numerosos trastornos por su fisiopatología, pueden aumentar el espacio muerto o el shunt, e inclusive
pueden producir hipoventilación y alteraciones en la
difusión. Estas alteraciones se muestran en la tabla 4.
que deben que vencer para lograr una expansión pulmonar adecuada.
Tabla 4. Correlación clínico patológica.
Trastorno
Hipoventilación
Problemas con
la difusión
Bronquitis (+)
crónica
Enfisema
+
-
Aumento del
espacio
muerto
++
Shunt
++
+++
-
Asma
-
-
++
-
Fibrosis
Neumonia
Atelectasias
Edema
Pulmonar
Embolismo
pulmonar
SDRA
-
++
-
+
+
-
+
++
++
-
+
+
++
-
-
++
+
-
-
+
+++
-
Diferencias regionales en la ventilación
El pulmón, al poseer zonas dependientes y no dependientes cuenta con diferencias regionales en ventilación y en perfusión (31). Las zonas no dependientes
del pulmón son las que reciben mayor cantidad de
gas, pues este tiende a ubicarse hacia arriba, pero muy
poca perfusión. Por el contrario, las zonas dependientes reciben alta perfusión, aunque en teoría reciben
poca ventilación. Sin embargo, debido a que los alvéolos de las zonas no dependientes se encuentran basalmente expandidos por la gran presión intrapleural
que ocurre a su alrededor, generalmente se encuentran sobredistendidos y no pueden participar adecuadamente de la ventilación. En cambio los alvéolos de
las zonas dependientes, tienen una alta capacidad de
distenderse para recibir el volumen corriente, y por
tanto son los que más participan la ventilación. Es por
esto que la zona dependiente del pulmón es la mejor
ventilada como se observa en la figura 13.
Mecánica ventilatoria
Así como se ha mencionado la importancia del flujo
gaseoso para el interior y el exterior del pulmón, es
también importante resaltar las características mecánicas del pulmón y la caja torácica y las resistencias
Figura 13. Diferencias regionales en la ventilación (Modificado de
Respiratory Physiology: The Essentials, West, Figura 5-8).
Propiedades estáticas del pulmón
En condiciones estáticas, es decir, sin flujo de aire por
la vía aérea, el pulmón cuenta con ciertas propiedades
que determinan su grado de expansión; estas son la
elastancia, la distensibilidad y la tensión superficial
alveolar (32). La distensibilidad es el cambio de volumen que se presenta con un cambio en la presión. Si
se tienen dos bombas, cada una con diferente distensibilidad y se les aplica el mismo volumen preestablecido a ambas, aquella con alta distensibilidad tendrá
un menor cambio en la presión en su interior, mientras que aquella con baja distensibilidad tendrá más
dificultades para acomodar el mismo volumen, por
lo que la presión interna de la bomba se aumentará.
Sucede igual en el pulmón; si existe alguna condición
patológica que disminuya la distensibilidad pulmonar (Ejemplo: Fibrosis), la presión al interior del pulmón aumentará notablemente (33).
La presión en el interior del pulmón, y más específicamente en los alvéolos depende directamente de
la tensión superficial, que se define como la tendencia del alvéolo a colapsar con una posterior dificultad para la reexpansión (34). Además, la presión es
inversamente proporcional al radio de la esfera, en
este caso el alvéolo, por lo que entre más pequeña la
esfera, con un mismo volumen, mayor será la presión
en su interior. Esta relación se conoce como ley de LaPlace (35).
Para disminuir la tensión superficial, y consecuentemente la presión dentro del alvéolo, existe un componente que se conoce como surfactante pulmonar
(36). Es producido por los neumocitos tipo II del pulmón y está compuesto de los fosfolipidos dipalmitoilfosfatidilcolina y fosfoglicerol, y por 4 proteínas conocidas como Proteínas del Surfactante A, B, C y D. Las
11
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
proteínas A y D contribuyen a la estabilidad del compuesto e incluso tienen propiedades inmunogénicas.
Las proteínas B y C son básicamente estructurales. Las
funciones del surfactante pulmonar se enumeran en la
figura 16.
P (presión)
Tensión superficial
(radio)
Figura 15. Ley de LaPlace.
Figura 14. Distensibilidad (Modificada de Medical Physiology, Boron,
página 636).
Cuando un alvéolo se encuentra con deficiencia de
surfactante, como ocurre en los recién nacidos prematuros quienes por su inmadurez pulmonar no lo producen, la tensión superficial es tan grande que impide
la adecuada circulación de aire y promueve la salida
de líquido alveolar al intersticio, por lo que el líquido
se acumula dentro del alvéolo perturbando el intercambio de gases y aumentando la tendencia a presentar edema pulmonar.
Dipalmitoilfosfatidilcolina
Otra propiedad estática del pulmón es la elastancia, que se define como el cambio de presión que se
presenta con un cambio de volumen, es decir, es la
inversa de la distensibilidad, y se ejemplica con la
espiración, cuando el pulmón retorna a su tamaño
original. Depende básicamente de la composición estructural del pulmón en cuanto a colágeno y fibras
elásticas.
Estructura SP-A
Dominios de reconocimiento de
carbohidratos
Tripe hélice colágeno
Figura 16. Surfactante pulmonar (Modificada de Medical Physiology, Boron, página 638).
12
E=
ΔPTP
ΔVT
1 / Fisiología de la ventilación mecánica
Como se ha mencionado, el ciclo respiratorio refleja
en inspiración la distensibilidad del pulmón y en espiración, su elastancia. Estos cambios en el volumen
y la presión se pueden graficar en dos ejes, y la curva resultante se conoce como histéresis (37). La curva relaciona la presión transpulmonar (PTP) (que es
la presión dentro el alvéolo (PA) menos la presión al
interior de la cavidad pleural conocida como presión
intrapleural (PIP)) con el porcentaje de cambio en el
volumen pulmonar.
PTP = PA - PIP
La presión alveolar es igual a la presión de las vías aéreas superiores cuando el flujo es 0; por esta razón el
valor que se utiliza para la ecuación es el de la presión
media de la vía aérea. La presión intrapleural puede ser
estimada con un catéter esofágico. Este catéter tiene un
balón en la punta que se inserta en el esófago, luego se
infla con 10 cc de solución salina y se coloca en el tercio
medio del esófago, en donde se ha visto que la presión
obtenida se relaciona mejor con la presión intrapleural
(38). Las presiones intrapleurales más negativas contribuyen a expandir el pulmón como sucede en la inspiración, mientras que las positivas tienden a colapsarlo,
como en la espiración. La presión intrapleural es diferente en las zonas dependientes y no dependientes del
pulmón, siendo mayor en las zonas no dependientes,
debido a que el peso del pulmón ejerce una fuerza hacia
la zona dependiente que aumenta el vacío y por lo tanto, la presión negativa en la zona no dependiente (39).
Conociendo estos valores durante la inspiración
y la espiración se obtiene la gráfica de histéresis que
se muestra a continuación (40). Al principio del ciclo, el alvéolo se encuentra cercano al colapso, después de la espiración previa. Al iniciar la inspiración, la presión intrapleural se vuelve cada vez más
negativa: (a) para transmitir esta presión a la vía
aérea y permitir el flujo de gas al interior del pulmón. La presión intrapleural negativa contribuye a
la expansión de las vías aéreas, inicialmente las de
alta distensibilidad (b) y poco a poco va reclutando a las demás. Cuando todas las vías aéreas están
abiertas, un mayor incremento de la presión transpulmonar (con la consecuente presión intrapleural
más negativa), producirá un aumento del volumen
pulmonar (c). Al alcanzar la capacidad pulmonar
total se alcanza una meseta en la que mayores incrementos de la Presión Transpulmonar no producen mayores cambios en el volumen pulmonar (d),
y si lo hacen generan sobredistensión. Durante la
espiración, la elastancia del pulmón permite que
el volumen inicial se recupere, realizando grandes
cambios de volumen con pequeños cambios en la
presión, como se observa en la gráfica roja. Así, se
concluye que se requieren mayores cambios en las
Presiones transpulmonares para expandir las vías
aéreas que para colapsarlas. Al final de la espiración, las vías aéreas no cartilaginosas se cierran, e
incluso si las presiones intrapleurales fueran muy
positivas, no hay mayor disminución del volumen
pulmonar, produciendo atrapamiento de aire.
Presión
barométrica
Presión
barométrica
Figura 17. Presión Intrapleural (Modificada de Medical Physiology, Boron, página 631).
13
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Límite de la
expansión
pulmonar
A volúmenes
normales la curva
tiene menos
histéresis
%
Volumen
pulmonar
Expansión
linear de las
vías aéreas
Volumen
pulmonar
estable
PTP
Apertura
de las vías
aéreas
Figura 18. Histéresis (Modificada de Medical Physiology, Boron, página 633).
Propiedades estáticas de la caja torácica
Así como el pulmón tiende al colapso en condiciones
estáticas, la caja torácica, con la contribución de los
músculos de la respiración tiende a la expansión (41).
Esta contraposición de fuerzas produce un vacío en
la cavidad intrapleural, que se conoce como Presión
Intrapleural. Esta presión, como se observó anteriormente, sirve para calcular la presión transpulmonar
que es en términos sencillos, la presión de distensibilidad que determina el grado de expansión del pulmón. Cambios patológicos en la pared torácica, por
ejemplo, derrames pleurales, tienen enorme impacto
en la presión transpulmonar como se ve en la figura
19, modificando radicalmente la curva de histéresis y
perturbando la adecuada ventilación.
Balance de propiedades estáticas del pulmón
y la caja torácica
Cuando existe una modificación de las propiedades
del pulmón, como por ejemplo, en un neumotórax
abierto en donde el aire acumulado en la cavidad
pleural genera una presión intrapleural positiva constante que es igual a la presión barométrica del ambiente y que impide la adecuada expansión de la caja
torácica, entender la ecuación de la presión transpulmonar puede ayudar a resolver el problema (42). Si
sabemos que la presión transpulmonar depende de la
presión alveolar y de la presión intrapleural, se puede
colocar presión positiva al alvéolo para reexpandirlo
14
(como ocurre en la ventilación mecánica) o se puede
recuperar el vacío dentro de la cavidad pleural para
recuperar la presión negativa (colocando un tubo de
tórax). Aplicando ambas soluciones se puede lograr
una expansión adecuada del pulmón, con una mejoría
clínica notable.
Normal
Pared endurecida
Figura 19. Propiedades de la pared torácica.
Propiedades dinámicas del pulmón
Las propiedades dinámicas del pulmón son aquellas
que interactúan entre sí para permitir el flujo del aire
o para regularlo en movimiento. Estas son: el flujo de
gas, la resistencia de la vía aérea y la interacción de
1 / Fisiología de la ventilación mecánica
Figura 20. Presión transpulmonar.
todos los anteriores con las propiedades estáticas: la
distensibilidad y la elastancia (43).
El flujo se define como el volumen de fluido que
pasa por cierto punto en un minuto. Cuando el aire
fluye a través de los tubos, es porque existe una diferencia de presiones entre los dos extremos del conducto (44). Con bajos flujos, las líneas de flujo son
paralelas a los lados del tubo, lo que se conoce como
tubo laminar. A medida que el flujo aumenta, aparece
cierta inestabilidad, particularmente en los extremos.
Si el flujo sigue aumentando, la desorganización es
más notoria. Si el flujo es turbulento o no, depende
del valor del Número de Reynolds en donde a mayor
radio, mayor viscosidad, mayor densidad y menor
viscosidad se aumenta la tendencia a la turbulencia.
Si este número excede 2000, hay una alta probabilidad
de flujo turbulento.
El comportamiento del flujo también depende del
radio del tubo o conducto (siendo mayor el flujo con
mayores radios), la viscosidad (mayor viscosidad,
menor flujo) y la distancia (mayores distancias, menores flujos). La relación de estas variables se observa en
la siguiente ecuación (45).
entre el alvéolo y la cavidad oral, dividida por el flujo, por lo que es inversamente proporcional al flujo y
directamente proporcional al cambio de presión como
se evidencia en la ecuación (46).
. Pπr4
Figura 21. Flujos (Modificado de Respiratory Physiology: The Essentials,
West, Figura 7-12)
La segunda propiedad dinámica del pulmón es la resistencia que se define como la impendancia existente
para el paso de un flujo. Es la diferencia de presión
La resistencia es inversa al radio, por lo que un conducto con menor radio tiene una mayor resistencia
que un conducto con mayor radio. La resistencia se
modifica con varios factores, entre ellos la estimula-
V=
8nl
15
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
ción simpática y parasimpática, que produce broncoconstricción y broncodilatación respectivamente, los
volúmenes bajos que la incrementan, una alta densidad del aire inspirado que también la incrementa y el
paso por la via aérea inicial que es el sitio de mayor
resistencia (47).
Interacción de propiedades estáticas y
dinámicas
Durante el ciclo respiratorio, se observan modificaciones continuas de los volúmenes pulmonares, las
presiones y los flujos dentro del sistema respiratorio.
La figura 22 muestra las modificaciones por las que
atraviesa el pulmón durante el ciclo respiratorio (48).
Durante la inspiración, la presión intrapleural se vuelve cada vez más negativa; este evento se refleja en la
vía aérea generando un efecto de vacío que propicia el
flujo de aire hacia el interior del pulmón, es así como
el volumen va aumentando. El flujo inicialmente va
en aumento hasta la mitad de la inspiración y luego
disminuye al final de la misma. Se observa en la parte
negativa de la gráfica, porque representa el aire que
está entrando al pulmón.
Inspiración
Volumen
Espiración
PIP
Flujo
PA
Figura 22. Curvas de flujo, volumen y presiones (Modificado de Respiratory Physiology: The Essentials, West, Figura 7-13)
El flujo espiratorio se encuentra en el eje positivo,
representando el aire expulsado del pulmón, y al
igual que el flujo inspiratorio, aumenta hasta la mitad
de la espiración y luego disminuye. Durante la espiración, existe un punto donde a pesar de que el paciente
16
aumente el esfuerzo espiratorio, no aumentara el flujo
por el cierre de las vías espiratorias como se muestra
en la figura. Así, se concluye que el flujo es independiente del esfuerzo. Los trastornos pulmonares, tanto
restrictivos como obstructivos, modifican la curva de
flujo-volumen. Las enfermedades restrictivas disminuyen el volumen pulmonar aunque la tasa de disminución del flujo durante la espiración es similar a
la normal. Además, los pacientes con enfermedades
pulmonares obstructivas aunque movilizan el mismo
volumen del paciente normal, tienen tiempos espiratorios prolongados por el cierre temprano de las vías
aéreas, generando atrapamiento de aire, y AutoPEEP
del cual se hablará más adelante (49).
Cuando el pulmón está sometido a diferentes condiciones patológicas, las gráficas de presión/volumen
varían (50). Por ejemplo, los pacientes con enfisema
pulmonar movilizan altos volúmenes con un cambio
mínimo en la presión transpulmonar, ya que el alvéolo que se encuentra estructuralmente dañado, posee
una gran distensibilidad. Por el contrario, la distensibilidad en la fibrosis esta marcadamente disminuida,
generando grandes cambios en la presión transpulmonar con pequeñas alteraciones del volumen, pues
el pulmón se encuentra rígido (51).
Las gráficas de flujo, presión y volumen que se
realizan durante la ventilación mecánica difieren de
acuerdo al modo de ventilación mecánica en el que se
encuentra el paciente. Por ejemplo, en el modo controlado o asistido por volumen el flujo y el volumen son
preestablecidos mientras que la presión del circuito
varía (52). En los modos de presión, como su nombre
lo indica, la presión está predeterminada al igual que
el tiempo inspiratorio, sin embargo el flujo y el volumen varían.
Maniobras de reclutamiento
Las alteraciones de las propiedades estáticas y dinámicas del pulmón, tienen un impacto directo en la expansión alveolar. Por ejemplo, la baja distensibilidad
combinada con una alta resistencia, dificulta la expansión alveolar como se muestra en la figura 26 (53).
La ventilación mecánica puede contribuir a mejorar las alteraciones de la expansión pulmonar, ya
sea mediante presión positiva aplicada a la vía aérea,
durante el ciclo respiratorio o al final de la espiración
(PEEP). La ventilación mecánica puede ayudar a reclutar nuevos alvéolos para mejorar la ventilación,
mediante maniobras de reclutamiento alveolar. Algunas de ellas se muestran en la figura 27 (54).
Entre estas maniobras, la prolongación del tiempo
inspiratorio es una de las más utilizadas. Prolongar
el tiempo inspiratorio tiene numerosos efectos fisiológicos. En primer lugar, un periodo largo en la ins-
1 / Fisiología de la ventilación mecánica
Figura 23. Flujo espiratorio en diferentes condiciones (Modificado de Respiratory Physiology: The Essentials, West).
Cambio del
volumen
pulmonar
por encima
del RV
PTP
Figura 24. Curva presión volumen en condiciones patológicas (Modificada de Medical Physiology, Boron, página 634)
piración puede ayudar a reclutar más alvéolos. En
segundo lugar, esta maniobra ayuda a prolongar el
tiempo de contacto del gas inspirado con la superficie al alveolar con el mecanismo de Pendelufft, que
se mencionó anteriormente (55). No obstante, largos
tiempos inspiratorios pueden aumentar la presión intratorácica, disminuyendo el gasto cardíaco. Adicionalmente, relaciones inspiración-espiración mayores
a 1:1 son incómodas para el paciente y pueden requerir sedación o parálisis si no existe algún mecanismo
que permita respiraciones espontáneas durante el periodo de inflación. El incremento del tiempo inspiratorio acorta el tiempo espiratorio y produce presión
al final de la espiración intrínsecamente (AutoPEEP,
figura 28) por atrapamiento de aire. El atrapamiento
de aire también se puede producir por aumento de la
ventilación minuto.
La ventilación mecánica permite medir el AutoPEEP generando una oclusión al final de la espiración.
La oclusión genera un aumento en la presión hasta
que ésta alcanza una meseta; el aumento en la presión
representa el grado de AutoPEEP, luego de la redistribución de volumen en los alvéolos (56).
La PEEP, que es la presión aplicada al final de la
espiración, se obtiene con ayuda del ventilador mecánico, y es ampliamente utilizada para prevenir el
desreclutamiento. Mantener la PEEP tiene numerosos
beneficios como mejoría del intercambio de gases y
disminución el riesgo de daño repetido por la distensión y el colapso continuos. Además, mantener los alvéolos abiertos permite la estabilidad de la monocapa
de surfactante mejorando la distensibilidad del alvéolo. Como se mencionó anteriormente, el reclutamiento alveolar persistente utiliza una menor presión para
mantener el alvéolo abierto que para abrirlo desde
una posición de colapso (57).
Sin embargo la PEEP no es inocua. El aumento de la
presión al final de la espiración pone al pulmón a riesgo de sobredistensión, y disminuye el gasto cardiaco
por el aumento en la presión intratorácica. Además, en
un pulmón con daño parequimatoso, en el que daño
se encuentra distribuido heterogéneamente, la diferencia regional de PEEP puede producir sobredistensión selectiva de los alvéolos, aumentando el shunt.
En los músculos respiratorios puede producir fatiga
disminuyendo la fuerza del diafragma y aumentando
el trabajo respiratorio (58).
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Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 25. Curvas de flujo, presión y volumen en ventilación mecánica.
Efecto de
la presión
positiva
Efecto de
la presión
positiva
Figura 26. Desreclutamiento alveolar (Modificado de Murray and Nadel’s Textbook of Respiratory Medicine, Capítulo 89. Principios de la ventilación Mecánica).
Mecánica pulmonar durante la
ventilación mecánica
Entender la interacción de los factores mencionados
anteriormente, puede optimizar el manejo del paciente
en ventilación mecánica. El ventilador muestra gráficas de flujo, volumen y presión en la vía aérea que son
18
útiles en el cálculo de la distensibilidad y la resistencia
pulmonar. Así, modificando adecuadamente estos factores se puede disminuir el estrés respiratorio de un
paciente con altos requerimientos ventilatorios (59).
Por ejemplo, en un paciente en modo asistidocontrolado, como el que se muestra en la figura, se
decide realizar una pausa inspiratoria para calcular la
resistencia de la vía aérea. Cuando el ventilador se en-
1 / Fisiología de la ventilación mecánica
Figura 27. Maniobras de reclutamiento alveolar.
Figura 28. Auto PEEP.
Inspiración
Presión
Plateau
Figura 29. Medición de Auto PEEP (Tomado de Murray and Nadel’s
Textbook of Respiratory Medicine).
cuentra en inspiración, el flujo aumenta súbitamente,
y con él, el volumen y la presión de la vía aérea, cuyo
aumento es más gradual. Cuando la presión en la vía
aérea alcanza un máximo, este valor está relacionado
con la presión de las vías aéreas mayores y refleja su
resistencia. Se le conoce como presión pico. A medida
que el volumen se distribuye por todos los alvéolos
bajo el mecanismo de Pendelufft, la presión disminuye un poco y alcanza una meseta. A esta presión se
le conoce como presión plateau y se relaciona con las
vías aéreas menores y los alvéolos. La diferencia entre
la presión pico y la presión plateau representa la presión requerida para vencer la resistencia del sistema
respiratorio y la presión requerida para distenderlo.
En los pacientes en PEEP, la distensibilidad es la diferencia de la presión pico y la PEEP. Cuando un paciente se encuentra en ventilación mecánica, el cálculo
de la distensibilidad y la resistencia, pueden ser útiles
para determinar el momento de destete del ventilador
o para identificar posibles problemas que pueda presentar el paciente durante el destete.
La presión media (mPaw), también estima la resistencia dentro de la vía aérea. La mPaw, es la presión
Espiración
Figura 30. Presión pico y presión plateau (Tomado de Murray and
Nadel’s Textbook of Respiratory Medicine)
promedio a la cual estan expuestos los pulmones durante un ciclo respiratorio. En condiciones estáticas
como en la gráfica A, la presión media de la vía aérea
es considerablemente menor a la que sucede en condiciones estáticas (60). Se calcula con la ecuación:
mPaw =
Área bajo la curva de presión en la vía aérea
Duración del ciclo
mPaw =
Presión insp x Tiempo insp PEEP x Tiempo esp
+
T. ins + T. esp
T. ins + T. esp
La mPaw varía con incrementos en la Presión Inspiratoria, aumento de la PEEP, aumento del tiempo inspiratorio y aumento del flujo. Altos valores de mPaw pueden
causar sobredistensión alveolar aumentando el shunt.
19
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Presión de conducción =
¿Cómo se obtiene el valor de la
(flujo x resistencia) + (volumen)
distensibilidaddelsistema?:trabajo
respiratorio
Distensibilidad
En un paciente en ventilación mecánica, como ya se
había establecido, la presión de conducción es la presión pico menos la PEEP.
ΔPcir = (V x R) x (VT / CRS)
Presión pico - PEEP
En condiciones estáticas en las que el flujo se estima
en cero, la distensibilidad depende directamente del
volumen corriente y es inversamente proporcional a
la diferencia de presiones. Es así como se estima la
distensibilidad del sistema.
CRS = VT / (Pplat – PEEP)
Volumen (L) por encima de la CFR
Para que el gas inspirado fluya adecuadamente, existen una serie de factores que deben interactuar adecuadamente para permitir el paso a través de las vías
aéreas. El trabajo respiratorio, estima la presión necesaria para conducir el aire inspirado hasta su destino
final en los alvéolos, entendiendo que el sistema respiratorio debe tener una adecuada distensibilidad y
una baja resistencia venciendo las fuerzas elásticas y
las fuerzas viscosas. Gráficamente el trabajo se calcula
como el área bajo la curva de inspiración y espiración
o lo que se conoce como diagrama de Campbell que se
muestra a continuación (61).
Sin embargo, el ventilador contribuye a la realización directa del cálculo. Para calcular la presión de conducción, que es la presión necesaria para distender el
pulmón se utiliza la ecuación del movimiento (62):
Presión intrapleural (cm H2O)
Figura 31. Diagrama de Campbell para Trabajo respiratorio. (Modificado de Respiratory Physiology: The Essentials, West, Figura 7-20)
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2
Conceptos básicos de la ventilación
mecánica moderna
Carmelo Dueñas Castell
Es la diferencia de presiones entre dos puntos lo que
permite el movimiento de un gas a través de un tubo.
El aire se desplaza de una región a otra del sistema
respiratorio por diferencia de presiones.
Presión de conducción= P1-P2
La presión transpulmonar (PTP), o presión de distensión pulmonar, es la diferencia de presiones entre la
Presión Alveolar (Palv) y la Presión Pleural (PPl). Durante la respiración espontanea, la contracción muscular genera una reducción de la presión pleural y
una caída de la presión intratoracica que ocasiona a
su vez incremento de la PTP. Ver figura 1.
la respiración espontánea y la ventilación mecánica es
que en la primera la Presión Intra Torácica es negativa mientras que en ventilador es positiva, con todas
las repercusiones cardiovasculares y respiratorias que
esto acarrea.
La ecuación del movimiento de Newton es muy
útil para comprender las variables que determinan
la respiración, tanto espontánea como en ventilación
mecánica:
Pmus = Pelrs + Pres + Pin + PEEPi
Pel = Ers + ΔV Pres = Rtot x V´
Donde Pmus es la presión generada por la contracción
muscular, Pel es la oposición elástica, Pres es la oposición resistiva, Pin es el componente inercial y PEEPi
es la PEEP intrínseca, Ers es la elastancia del sistema,
Rtot es la resistencia total del sistema respiratorio, ΔV
es el cambio del volumen y V´es el flujo inspiratorio.
La elastancia es la inversa de la distensibilidad del sistema respiratorio (C).
El alveolo se abre en forma pasiva en respuesta a un
incremento en las presiones de distensión de las paredes producido por la contracción muscular. Esto ocasiona un gradiente de presión transmural, la diferencia
entre la presión externa (presión pleural) y la presión
interna (presión alveolar). Al final de la espiración la
presión pleural es ligeramente subatmosférica.
Convencionalmente se acepta que la presión atmosférica es 0 cm de H2O.
En respiración espontánea, la diferencia de presiones entre la boca y la presión alveolar:
P = Pb-Palv =
Figura 1. Relación presión volumen en respiración espontanea.
En ventilación mecánica, la PTP aumenta por un
incremento de la Palv. La principal diferencia entre
En inspiración: 760-757 = 3mm Hg. Así el gas entra a
los pulmones.
En espiración: 760-763 = -3mm Hg. El gas sale de los
pulmones
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Como dijimos arriba, estas presiones son generadas
por los cambios en la PTP.
Así, la PTP = Palv - Ppl
En inspiración: 760-755= 5mm Hg
En espiración: 763-758= 5mm Hg
La Ppl es siempre subatmosférica pero es menos negativa durante la espiración comparada con la inspiración.
Resistencia
Ahora bien, para que se genere flujo de un gas entre
dos puntos, la diferencia de presiones entre ellos debe
vencer las fuerzas friccionales que se oponen a dicho
flujo. Estas fuerzas friccionales son las vías aéreas y la
fricción de los tejidos del pulmón y de la pared torácica y se agrupan en el término de Resistencia.
La Resistencia de la respiración surge de tres fuentes: La vía aérea, el pulmón y la inercia del sistema. La
Resistencia de la vía aérea es el más importante de los
tres y puede aumentarse por factores como broncoespasmo o acúmulo de secreciones.
R=ΔP/V´
Donde R es Resistencia, diferencia de presiones y V´
es el flujo de la vía aérea.
En condiciones normales las vías respiratorias son
el 80 al 90% de dichas fuerzas mientras que los tejidos
contribuyen con el 10 al 20% del total. La Resistencia normal del sistema respiratorio es de 3,4+-1,4 cm
H2O/L/s. Por otro lado, más del 90% de la Resistencia
de la vía aérea se debe a las vías mayores de 2mm. Así,
una patología que comprometa a las vías altas se hará
rápidamente evidente. Por el contrario, un compromiso de las vías pequeñas solo se manifestará en un claro
incremento de la Resistencia cuando sea muy extenso.
La Resistencia varía entre inspiración y espiración y
se hace más evidente en pacientes con EPOC o Asma.
También varia con cambios en los volúmenes pulmonares, así, la resistencia espiratoria aumenta si el
volumen pulmonar disminuye. La resistencia puede
medirse en forma separada, durante la inspiración y
la espiración. Resistencia inspiratoria puede medirse
en pacientes relajados sometidos a ventilación mecánica y durante flujo constante.
La resistencia inspiratoria puede calcularse así:
Rins = (Ppk – Pplat)/inspiratory flow. (45-7)
La presión de conducción es la diferencia entre la presión pico y la presión meseta.
28
Se cree que la caída inicial representa un componente meramente resistivo, mientras que la caída presión
meseta además incluye las propiedades visco-elásticas del pulmón. Se ha sugerido que la medición de la
Resistencia basado en la caída inicial refleja mejor la
resistencia de la vía aérea mientras que la resistencia
usando la presión meseta incluye la resistencia tisular
y la resistencia inercial. La resistencia espiratoria aumenta a bajos volúmenes pulmonares por reducción
en el diámetro de la vía aérea. La Resistencia espiratoria puede medirse por técnica de oclusión múltiple.
La vía aérea se ocluye en forma intermitente durante
una espiración. Los puntos son graficados y se construye la curva.
Presión pico
Es la presión máxima de la vía aérea registrada al final de la inspiración durante la ventilación de presión
positiva y representa la presión total necesaria para
vencer todas las fuerzas opuestas a la respiración. En
el paciente relajado y sin obstrucción de la vía aérea
la presión pico puede reflejar la presión alveolar. Sin
embargo, la presión pico depende de tantas variables
que muy pocas veces reflejará realmente la presión
alveolar. Así, será imposible que la presión pico no
necesariamente se asocia a barotrauma y por lo tanto
no puede predecirlo. Por otro lado, en pacientes con
aumento de la carga elástica ocasionada por la pared
torácica y abdominal (pacientes con edemas, obesos,
ascitis) tendrán presiones picos elevadas. Sin embargo, estas presiones no predisponen a ruptura alveolar.
A pesar de ello, un súbito incremento de la presión
pico debería hacer sospechar neumotórax, broncoespasmo, atelectasias de vías aéreas grandes, edema
pulmonar o formación de tapones de moco.
Presión meseta
En un paciente relajado, aplicar una pausa al final
de la inspiración generará una caída inmediata en la
presión de apertura de la vía aérea a un valor menor
(Pini). Esta rápida caída de presión es seguida por una
reducción más gradual hasta que la presión meseta
se alcanza. La diferencia entre la presión pico de la
vía aérea y la caída en la presión inicial (Pini) se ha
considerado un reflejo del componente resistivo. La
diferencia entre la Pini y la Pmt se debe a redistribución de volumen en áreas con diferentes constantes
de tiempo y adaptación viscoelástica. Así, la Pmt refleja la elastancia del pulmón y el tórax, mientras que
la presión pico refleja la elastancia del tórax y el pulmón más las propiedades resistivas de las vías aéreas
durante el flujo inspiratorio. Altas presiones mesetas
pueden verse en patologías pulmonares como SDRA,
2 / Conceptos básicos de la ventilación mecánica moderna
neumonía. Pacientes obesos o con deformidades de
la pared torácica (escoliosis) representan desordenes
con reducida distensibilidad de la pared torácica.
En pulmones sanos, una presión transpulmonar
de 35cm H2O llevaría el pulmón cerca a Capacidad
Pulmonar Total. En pacientes con Lesión Pulmonar
Aguda la CPT puede reducirse por colapso o pérdida
alveolar. Por lo tanto, el volumen corriente en cada
respiración asistida por el ventilador puede sobredistender las regiones pulmonares más distensibles. Esta
sobredistensión puede causar “volutrauma” o Lesión
Pulmonar Inducida por Ventilador (LPIV) por las
fuerzas de cizallamiento aplicadas a los alveolos al ser
abiertos y cerrados en forma repetida. Hay suficiente
evidencia para afirmar que mantener la Pmt< 35cm
H2O reduce los marcadores inflamatorios al tiempo
que disminuye la frecuencia de falla orgánica múltiple
y aumenta la sobrevida de pacientes con SDRA. Aunque las guías actuales sugieren mantener Pmt entre
30 y 35 no se sabe si llevarla a valores menores genere
mejores resultados. Un reciente meta-análisis sugiere
que el limite superior de la Pmt en SDRA aún no esta
definido. En otras condiciones clínicas, la Pmt puede
reflejar las fuerzas generadas por el parénquima pulmonar, la pared torácica y/o la pared abdominal. Así,
en pacientes con edema pared torácica, distensión abdominal, ascitis o grandes derrames pleurales la Pmt
puede estar anormalmente elevada y en estos casos,
limitar esta presión a menos de 35 cm H2O puede no
ser suficiente para mantener el alveolo abierto y entonces pueden requerirse Pmt más altas para lograr
una ventilación efectiva.
En el paciente en ventilación mecánica, las mediciones de presión, flujo y volumen evalúan propiedades
del sistema respiratorio como Resistencia, Distensibilidad y trabajo respiratorio.
En el paciente sometido a ventilación mecánica, la
respiración, debe vencer dos fuerzas que, en principio, se oponen a ella:
1. La resistencia del circuito, tubo endotraqueal y la
vía aérea del paciente. Un tubo orotraqueal de 8
mm de diámetro interno, al tiempo que aumenta la Resistencia reduce el volume en 55-60 cc o
aproximadamente 1cc/kg de peso corporal. Así,
al reducir el volumen de la vía aérea superior, y el
espacio muerto, esto puede aumentar la ventilación alveolar.
2. Las fuerzas desarrolladas por la pared torácica y
los pulmones al momento de la entrada del aire.
Simplificar estas fuerzas a resistencia y elastancia
puede ser útil para propósitos académicos, pero no
alcanza a explicar del todo la realidad. Hay otras fuerzas que intervienen y no son tan fáciles de medir y de
evaluar:
1. Fuerzas Visco-elásticas: Al igual que algunos materiales, el pulmón y la pared torácica, al ser sometidos a estrés tienden a elongarse como mecanismo de adaptación a ese estrés.
2. Fuerzas Plasto-elásticas: Los materiales plastoelasticos son estirables. Las propiedades mecánicas de estos materiales cambian ante diferentes
niveles de estrés. Esto explica porque las curvas
de presión-volumen, tanto del pulmón como de
la pared torácica, son diferentes en inspiración y
espiración y en cada una de estas fases existen claras diferencias de volumen a diversos niveles de
presión.
3. Fuerzas gravitacionales: diferencias entre apice y
bases derivadas del efecto de la gravedad y de la
compresibilidad de los gases entre las partes dependientes y las partes más altas del pulmón. Estos efectos en la práctica son mínimos.
Un modelo sencillo del sistema respiratorio nos dice
que la vía aérea es un elemento resistivo conectado a
un elemento elástico (los pulmones y la caja torácica).
En ventilación mecánica hay varios escenarios: cuando la respiración es asistida la fuerza aplicada (presión) para que ocurra la ventilación puede medirse
fácilmente. En contraste en respiración espontanea no
puede medirse directamente y por tanto debe calcularse. Para ello necesitamos conocer las características
elásticas y resistivas del sistema respiratorio. Las fuerzas inerciales no se consideran en este sistema ya que
la fricción es insignificante en el movimiento del gas.
Simplificando la ecuación del movimiento de
Newton, esa presión sería la suma de los elementos
elásticos (pulmón y pared torácica) y resistivos (vía
áerea).
P = Pel + Pres
La elastancia (E) se opone a cualquier cambio de volumen (ΔV) de pulmones y de pared torácica mientras
que la Resistencia (R) se opone a cualquier cambio de
flujos (Δύ).Así, la ecuación anterior se convierte en:
P= ΔVxE + ΔύxR
En ausencia de flujo, la formula anterior quedaría que
la presión en el sistema respiratorio es igual a la Presión elástica (Pel). Por otro lado, en el paciente en ventilador y relajado, la Pel representa la presión alveolar
(Palv). Dicho de otra forma:
P= Pel= ΔVxE= Palv
En la práctica la elastancia es reemplazada por su inverso, la Distensibilidad (C).
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Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
E= 1/C
Distensibilidad
La Distensibilidad se define como la disposición de
los pulmones para expandirse y la elastancia como la
disposición a regresar a la posición de reposo. De otra
forma, la Distensibilidad es el cambio de volumen
por unidad de cambio de presión en los pulmones y
la cavidad torácica y puede resumirse en la siguiente
ecuación:
C=ΔV/ΔP
Se representa como la pendiente de la curva presión
volumen, si bien la curva no es lineal en sus extremos
y los puntos en los cuales se detecta una meseta se
denominan puntos de inflexión. La distensibilidad
puede calcularse:
Ctot= VT /(Pmt – PEEPtotal)
Donde Pmt es la presión meseta.
Un error frecuente en el cálculo de la distensibilidad esta que el volumen puede disiparse por la distensión del circuito del ventilador. Cada fabricante
ofrece el dato de distensibilidad para la tubería del
circuito (volumen compresible) y generalmente esta
entre 1 y 4cc por cada cmH2O de presión aplicado.
Otro error puede estar en fallar al no incluir el PEEPi en la ecuación, esto puede llevar a un error hasta
del 100%, especialmente en pacientes con EPOC.
La Distensibilidad normal está entre 50–80 mL/cm
H2O y puede ser parcelada en componentes pulmonar
y de la pared del tórax al medir la presión esofágica, la
cual refleja la presión pleural. La distensibilidad pulmonar se calcula como:
CI=VT /(Pmt – Ppl)
La distensibilidad de la pared torácica puede calcularse como:
CCW = VT /Ppl.
Reducción de la distensibilidad se presenta en SDRA
o fibrosis pulmonar. En estos casos, la distensibilidad
pulmonar es el componente primariamente afectado.
La distensibilidad también puede reducirse en Obesidad mórbida y deformidades de la pared del tórax,
en las cuales el componente de la pared torácica es
el reducido. Por otro lado, la distensibilidad esta aumentada en pacientes con enfisema por reducción del
retroceso elástico. Ver figura 2.
30
Figura 2. Distensibilidad pulmonar. Curva de presión volumen. En fibrosis pulmonar, SDRA, obesidad y alteraciones de la pared del tórax
la Distensibilidad se desplaza a la derecha por necesitarse mayores presiones con caída de la Capacidad Residual Funcional (CRF) y de la Capacidad Pulmonar Total (CPT). En enfisema pasaría todo lo contrario.
Trabajo de la respiración
Para lograr la ventilación normal, debe vencerse la
resistencia elástica y friccional de pulmones y pared
torácica. El trabajo es realizado por los músculos respiratorios, por el ventilador o por ambos en grados
variables. El trabajo mecánico implica que la presión
aplicada produce algún desplazamiento del sistema,
en este caso es el volumen, según la siguiente fórmula:
W = Pappl × VT
El trabajo representa el área bajo la curva de presión
volumen (figura 3). En pacientes relajados, el trabajo se puede calcular con la ecuación anterior. En pacientes que respiran activamente, por ejemplo en presión soportada se requiere de un balón para estimar
la presión esofágica. Las curvas de presión volumen
esofágicas permiten separar los componentes resistivos y elásticos del trabajo (figura 3). El trabajo puede
expresarse como trabajo por respiración, por minuto, por litro. El trabajo por litro parece reflejar más
exactamente las anomalías en la mecánica pulmonar
mientras que el trabajo por minuto, que depende de la
ventilación minuto, puede ser menor en pacientes con
obstrucción severa de la vía aérea.
PEEP intrínseco
Se habla de Auto-PEEP o de PEEP intrínseco (PEEPi)
cuando la presión alveolar sobrepasa la presión at-
2 / Conceptos básicos de la ventilación mecánica moderna
y estático parece ser también por desigualdades
en las constantes de tiempo. Se cree que el PEEPi
dinámico representa el menor PEEP regional que
debe vencerse para iniciar una nueva respiración,
mientras que el PEEPi estático representa el valor
promedio de PEEP presente en tejido pulmonar
no homogéneo.
Figura 3. Trabajo Respiratorio. La curva presión volumen muestra el
trabajo para vencer la retracción elástica del pulmón(área aecd) y el
trabajo para vencer la resistencia al flujo aéreo inspiratorio(area abcea).
mosférica al final de la espiración. En pacientes con
patología obstructiva (Asma, EPOC) el paciente no
puede expulsar todo el aire y se presenta progresiva
hiperinflación. El aumento de las presiones intratorácicas genera cambios hemodinámicos (bajo gasto,
hipotensión), coloca a los músculos respiratorios en
desventaja mecánica, aumenta el trabajo respiratorio
y favorece el barotrauma. PEEPi puede presentarse
cuando la frecuencia respiratoria es muy alta, ante
tubos orotraqueales pequeños o por cualquier cambio en parámetros ventilatorios que lleve a reducir el
tiempo espiratorio. Así, el paciente no alcanza a expulsar todo el aire antes de la siguiente inspiración.
Hay dos métodos para medir el PEEPi (ver figura 4):
1. Ocluir la válvula espiratoria al final de la espiración. Este ha sido denominado PEEPi estático. Aunque este método parece ser más simple,
requiere sincronización precisa con la espiración
del paciente y en este caso el PEEPi puede ser
subestimado por la distensibilidad del circuito
del ventilador y por una anormalmente elevada
distensibilidad pulmonar. Los ventiladores modernos tienen un software que permite la oclusión
automática al final de la espiración.
2. Determinar la caída en la presión intratoracica
requerida para que se inicie el flujo inspiratorio.
Este método requiere la inserción de un balón esofágico, un procedimiento relativamente invasivo,
pero que parece ser más consistente y permite el
monitoreo continuo del PEEPi. A este se denomina
PEEPi dinámico. En general el PEEPi dinámico es
menor que el estático, especialmente en pacientes
con Asma o EPOC. La relación PEEPi dinámico/
estático parece correlacionarse con la diferencia
entre la caída inicial de la presión (Pini) y la presión meseta final(Pmt) cuando se hace una pausa
durante la inspiración. Ya que la diferencia entre
Pini y Pmt representa perdida debida a desigualdades en las constantes de tiempo y adaptación
viscoelastica, la diferencia entre PEEPi dinámico
Figura 4. Técnica para estimar auto-PEEP. La valvula espiratoria se
cierra al final de la espiración. Cuando el flujo es igual a cero, la presión
en la vía aérea se eleva al nivel del auto-PEEP. Con la válvula abierta,
el flujo continúa y el volumen adicional espirado es igual al volumen de
gas atrapado.
El conocimiento del Auto-PEEP en ventilación mecánica lleva más de 30 años. Sin embargo, muchos
interrogantes persisten, especialmente en el hecho de
diferenciar la Hiperinflación dinámica del Auto-PEEP
y sus implicaciones en el diagnóstico, monitoreo ventilatorio así como su impacto hemodinámico.
Curvas de presión volumen
Puede construirse en pacientes paralizados al medir la presión en la vía aérea mientras el pulmón
se desinfla progresivamente con una superjeringa
(1,5-3 L). Sobre la curva se pueden identificar los
puntos de inflexión inferior y superior. El primero representa el punto en el cual las pequeñas vías
aéreas y los alveolos se abren, correspondiendo al
volumen de cierre. De diversos estudios se ha recomendado que, en pacientes con SDRA, el PEEP
debería estar ligeramente por encima del Punto de
inflexión inferior. El punto de inflexión superior
refleja la capacidad pulmonar total y la inflación
pulmonar más allá de este punto puede ocasionar
lesión pulmonar.
31
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Curvas de flujo volumen
El contorno del flujo espiratorio se afecta porque
el paciente esta respirando a través de un diámetro fijo(tubo orotraqueal). En pacientes con EPOC o
Asma se presenta un patrón curvilíneo convexo (ver
figura 5). En pacientes con PEEPi, el flujo espiratorio
cae abruptamente, antes de la siguiente respiración,
creando la característica apariencia truncada en la
curva de presión volumen. Por otro lado, en pacientes
en ventilador, la apariencia de melladuras o de sierra
dentada en la morfología de la curva se ha asociado
con la presencia de secreciones en la vía aérea y obliga
a la necesidad de succión.
Antes de iniciar el uso del ventilador se debe asegurar un autotest, revisar y programar alarmas según
los parámetros estándar, chequear circuitos, chequear
humidificador, chequear batería, fuente de energía y
fuente de gases.
Las variables esenciales para monitorizar son:
• De presión: pico, plato, PEEP y media
• De volumen: volumen corriente expirado por la
maquina, volumen corriente expirado espontáneamente, volumen minuto de la maquina y volumen minuto espontáneo.
• De tiempo: relación inspiración expiración, frecuencia respiratoria mecánica y espontánea.
• De gas la fracción inspirada de oxigeno.
Las variables recomendadas de presión: auto-PEEP;
de volumen: volumen inspiratorio corriente espontaneo; de tiempo flujo mecánico; distensibilidad del
circuito.
Variables opcionales: flujo espontaneo, de mecánica pulmonar; distensibilidad efectiva, resistencia inspiratoria y espiratoria de la vía aérea, presión inspiratoria máxima.
Capnografía volumétrica
Figura 5. Curva de flujo volumen. A la izquierda la típica curva del
paciente con EPOC o Asma y a la derecha ejemplo del paciente con
patologías restrictivas.
Recientemente se ha planteado el uso de n sistema
de detección del deterioro ventilatorio basado en el
análisis del movimiento de la pared torácica a través
de sensores de movimiento colocados en la pared del
tórax y en epigastrio. Los sensores detectan cambios
en la mecánica de la pared del tórax o en su simetría,
analizando 1 a 2 respiraciones mientras que el monitoreo tradicional con sensores de flujo y presión requieren hasta de minutos para detectar deterioro. Si bien
este tipo de monitoreo requiere aún validación, mayores estudios y mejoramiento de los sensores, se trata
de una herramienta que detecta más rápido alteraciones ventilatorias que otras medidas de monitoreo.
Monitoreo del funcionamiento del
ventilador
Según la reunión consenso de 1993 la asociación americana de cuidado respiratorio entrego unos parámetros mínimos para el monitoreo de los ventiladores.
32
La capacidad para medir CO2 en el aire espirado de
un paciente es uno de los avances tecnológicos fundamentales de la medicina moderna, y su primera descripción data de mediados del siglo XIX.
En los últimos años, el estudio de la relación entre
la concentración de CO2 espirada (expresada como
presión de CO2) y el volumen de aire exhalado que la
contiene, permitió establecer su utilidad para evaluar
la severidad del daño pulmonar en pacientes en ventilación mecánica, y especialmente en pacientes con injuria pulmonar aguda, tanto adulto como pediátrico.
La necesidad de contar con ambas variables (presión de CO2 durante la espiración y volumen corriente
exhalado) se debe a que con ellas, más el agregado de
la presión de CO2 arterial (PaCO2), podremos acceder a medir el volumen de aire espirado que no ha
intercambiado gases con la sangre, o espacio muerto
fisiológico (VDfisiol), y que se expresa en relación con el
volumen total exhalado (VDfisiol/VT)(a).
Y, además, el análisis de la gráfica de la capnografía volumétrica permite conocer, del VDfisiol, sus componentes: el espacio muerto anatómico (VDaw)(b) y el
espacio muerto alveolar (VDalv), y, del VT, el volumen
del compartimiento alveolar (VTalv).
Sin embargo, la eliminación de CO2 en cada exhalación, no sólo depende de la ventilación alveolar sino
también de cómo está siendo perfundido el pulmón
(6).
2 / Conceptos básicos de la ventilación mecánica moderna
Si bien el volumen de aire contenido en la vía aérea
no realiza intercambio gaseoso por no disponer de interfase alvéolo-capilar, el volumen de gas alveolar sí
debiera realizarlo. Existe, normalmente, una pequeña
parte de este volumen que no intercambia gases, lo
que determina la diferencia que se encuentra en individuos sanos entre la PaCO2 y la presión de CO2
al fin de la espiración (ETCO2), que alcanza los 3 a 4
mmHg. En presencia de una condición que llamamos
anormal, tanto de la ventilación como de la perfusión,
esta diferencia aumenta expresando qué cantidad de
volumen alveolar no está participando de la hematosis, ya sea por el daño estructural del pulmón o por
las condiciones en que hemos decidido programar el
respirador.
Clasificación de la ventilación
mecánica y modos ventilatorios
La ventilación mecánica pretende apoyar al sistema
respiratorio claudicante mientras el clínico ayuda
a corregir la causa de la falla respiratoria. Para esto
existen diversas formas con las que el ventilador y el
clínico ofrecen ese apoyo al paciente. A continuación
ofrecemos un esquema general de como clasificar el
tipo y modos de ventilación mecánica de acuerdo a las
fases de la respiración:
1. Como se inicia la inspiración: La sensibilidad o
botón de disparo del ventilador permite al clínico
definir que tipo de señal registrará el ventilador
para una respiración. Es la señal que permite el
inicio de la inspiración:
a. Sensada por presión: Un nivel de presión negativa (fijado por el clínico) generada por el
paciente le indicara al ventilador la necesidad
del paciente de una respiración. El paciente
hace un esfuerzo que ocasiona una caída en la
presión del circuito, esto es registrado por el
ventilador y se abre la valvula inspiratoria automáticamente. El nivel de presión de disparo
se coloca generalmente entre -1 y -2cmH2O. El
avance tecnológico ha permitido reducir el retardo entre la generación de esta presión negativa y la apertura de la valvula facilitando así
la interacción paciente-ventilador.
b. Sensada por flujo: Una determinada cantidad
de flujo en litros por minuto (pre-establecida
por el operador del ventilador) le indicara al
ventilador que el paciente esta requiriendo
una respiración. En general hay un sistema
de flujo constante basal tanto en inspiración
como en espiración. Si no hay esfuerzo inspiratorio el flujo pasa directamente de la vía
inspiratoria a la espiratoria, pero si se genera
un esfuerzo, el flujo entra por el tubo endotra-
queal y el ventilador sensa una caída del mismo y se inicia la inspiración. Dado que el flujo
constante circulante garantiza que el paciente
tome el gas desde el inicio del esfuerzo, el retraso en la entrega será mejor y teóricamente
más fisiológico. En general se establece en 2
litros por minuto.
Los beneficios de la sensibilidad por flujo
frente a la sensibilidad por presión son más
reconocidos en SIMV, no hacen mucho impacto en Presión Soportada y no tienen mayores diferencias en los demás modos ventilatorios.
2. Quien inicia la respiración: En ventilación mecánica habrá siempre tres tipos de respiraciones:
a. Controlada: aquella que es pre-establecida
por el clínico en frecuencia y magnitud (presión o volumen). Claramente es el ventilador
quien la inicia. Esta respiración es disparada
por el ventilador de acuerdo a los parámetros
programados.
b. Asistida: Aquella en la cual el paciente genera un esfuerzo (sensado por el ventilador
en presión o flujo de acuerdo a que tipo de
sensibilidad se pre-estableció) y que obliga
al ventilador a dar una respiración adicional
(no prefijada por el operador del ventilador)
y que tendrá la misma magnitud (presión o
volumen) de las respiraciones controladas.
c. Espontanea: Es una respiración iniciada por
el paciente y que luego de sobrepasar la sensibilidad pre-establecida (presión o flujo)
es realizada en su totalidad por el paciente
(SIMV, espontanea) o apoyada por el ventilador si esto ha sido pre-establecido por el
operador (presión soportada, CPAP, SIMV +
presión soportada).
3. Como termina la inspiración: Es la señal que le
dice al ventilador cuando detener la inspiración al
alcanzar un valor predeterminado y mantener ese
valor durante la misma. Puede realizarse de tres
formas:
a. Limitado por Volumen: Una vez se alcanza
un volumen prefijado se detiene la inspiración.
b. Limitado por Presión: La entrada del gas en
la inspiración termina una vez se logra el valor de presión pre-establecido.
c. Limitado por Flujo: Un valor máximo de flujo
alcanzado es la señal para limitar la inspiración.
4. Cuando comienza la espiración: Es la variable que
permite la apertura de la valvula espiratoria. El
ventilador controla el ciclado midiendo una de las
4 variables que maneja:
33
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
a. Ciclado por presión: La espiración se inicia
luego de alcanzar un valor de presión seleccionado previamente.
b. Ciclado por flujo: Cuando el flujo inspiratorio
cae por debajo de un valor prefijado. Generalmente este valor es un porcentaje del flujo
pico logrado durante la inspiración.
c. Ciclado por volumen: Cuando se logra un volumen determinado.
d. Ciclado por tiempo: La fase inspiratoria termina después de un tiempo pre-determinado.
5. Variable de base durante la espiración: En general
es la presión y corresponde al PEEP (presión positiva al final de la espiración). Previene el colapso
espiratorio y se ha usado en los últimos 50 años
con diferentes niveles o limites de presión. Esta
estrategia se emplea para corregir la hipoxemia
en insuficiencia respiratoria aguda hipoxemica
y para reducir el trabajo respiratorio en casos de
patologías obstructivas. El autoPEEP del paciente
con enfermedades obstructivas produce una carga adicional para la ventilación. Esto obliga a un
mayor esfuerzo inspiratorio que disminuye con la
aplicación de PEEP. La aplicación de los niveles
de PEEP no debe exceder el 85% del autoPEEP
pues de lo contrario se producirá mayor sobredistención, mayor autoPEEP y mayor trabajo respiratorio y deterioro hemodinámico.
Con frecuencia la ciencia se vuelve más compleja de lo
que es por el lenguaje que genera a su alrededor. Algo
de esto ocurre con los modos ventilatorios y su nomenclatura. Una elegante publicación muestra lo errática, voluble y voluminosa que es la determinación de
los nombres de los diversos modos ventilatorios. De
un fabricante a otro e inclusive de un ventilador a otro
un mismo modo ventilatorio puede recibir diversos
nombres. En los últimos 20 años se ha desarrollado
una larga lista de modos ventilatorios, con resultados
clínicos variables, a pesar de lo cual en la mayoría de
unidades de cuidado intensivo se continúan empleando los 4 modos ventilatorios básicos.
En la década de los sesenta se inició la ventilación
mecánica con presión positiva, posteriormente apareció la ventilación controlada por volumen. Más
adelante, apareció la Ventilación Mandatoria Intermitente y luego se mejoró con la SIMV que suministra
una ventilación basal y sincroniza esta con las respiraciones espontaneas del paciente. Años después apareció la presión soportada para permitir la actividad
respiratoria del paciente y mejorar la integración paciente-ventilador. Estos modos presentan varias limitaciones. Por ello, y aprovechando los avances tecnológicos se diseñaron modos que facilitan las respiraciones espontaneas, mejoran la interacción paciente-
34
ventilador y permiten la adaptación a cambios de la
mecánica respiratoria y así pueden cambiar el apoyo
ventilatorio.
Para resumir los nuevos modos ventilatorios los
podemos clasificar en:
Modos de soporte parcial de presión:
a. Presión Positiva Continua en la vía aérea (CPAP)
b. CPAP más presión soportada o PEEP más PS.
c. BiPAP (Ventilación no invasiva): Presión positiva
inspiratoria más presión positva espiratoria (IPAP
más EPAP)
d. Modo bifásico: Bilevel o PIPAP o bifásico o DuoPAP o Bi-vent
e. Ventilación con liberación de presión (APRV)
Estos modos se denominan de Control de Asa Abierta: En estos la salida del gas se controla mediante
la entrada determinada por el operador (ej.: Flujo y
Tiempo Inspiratorio) y alteraciones en el medio (Ej.
Escapes en el circuito, cambios en la mecánica pulmonar y el esfuerzo muscular respiratorio). Las salidas
de gases no se miden y por lo tanto no se usan para
hacer ajustes correctivos.
Modalidades de asa cerrada:
a. Ventilación Asistida Proporcional (PAV)
b. Ventilación Asistida Ajustada Neuronalmente
(NAVA)
c. Ventilación con Soporte Adaptable (ASV)
En este último grupo, de asa cerrada, se encuentran
los modos duales que pretenden combinar los beneficios de los modos controlados por volumen y los de
los controlados por presión.
Control de Asa Cerrada o Retroalimentación negativa: La salida del gas se mide proporcionando una señal de retroalimentación que puede compararse con el
valor de entrada. En el sistema clásico de control por
retroalimentación negativa, al censarse una diferencia
entre la entrada y salida de gases se genera una señal
de error usada para ajustar la salida de forma tal que
se equipare a la entrada. El control por retroalimentación fuerza la salida de gas a ser estable en presencia
de alteraciones del medio (Ej. Fugas del circuito, cambio en la mecánica pulmonar y en el esfuerzo muscular respiratorio). La señal por retroalimentación puede
ser eléctrica, Ej. a partir de un transductor de presión
electrónico o mecánica (algunas válvulas de CPAP).
Modos duales
Se trata de modos ventilatorios que garantizan un
volumen corriente y limitan la presión en la vía aé-
2 / Conceptos básicos de la ventilación mecánica moderna
rea. Para ello emplean una curva de presión de onda
cuadrada y una onda de flujo desacelerada que, adicionalmente, permiten la respiración espontanea del
paciente. Son modos controlados por volumen y limitados por presión. Esta función dual se basa en un sistema de asa cerrada (retroalimentado con las variables
de la mecánica pulmonar y del esfuerzo inspiratorio
del paciente que modifican automaticamente la programación del ventilador. Así, admiten cambios de la
curva de flujo desacelerado según la resistencia de las
vías aéreas y la distensibilidad pulmonar. De acuerdo a la mecánica pulmonar del paciente y al volumen
corriente programado, la curva de flujo tendrá unos
cambios que le permitirán entregar ese volumen a la
menor presión posible. Esta presión no esta controlada y por ello es necesario fijar un limite de presión con
la alarma de presión, el cual avisará cuando la presión
se acerque entre 3 a 5 cm H2O al nivel programado.
Clasificación de los modos duales
1. Garantizan volumen programado en cada respiración:
a. Volumen Asegurado Presión de Soporte
(VAPS)
b. Volumen Asistido Presión de Soporte (VAPS)
c. Presión en Aumento (PA)
2. Garantizan volumen programado con cambios de
respiración en respiración:
a. Limitado por presión ciclado por flujo:
i. Volumen de Soporte (VS)
ii. Presión de Soporte Variable (PSV)
b. Limitado por presión ciclado por tiempo
i. Autoflow
ii. Presión Regulada Volumen Controlado
(PRVC)
iii. Volumen Control Plus (VC+)
iv. Presión Control Variable (PCV)
3. Combinación de modos controlados y asistidos
a. Ventilación de Soporte Adaptativo (ASV)
b. Automodo: PRVC más VS, PCV más PS, VCV
más VS.
Si bien la morbimortalidad de los pacientes críticos
en ventilación mecánica ha disminuido en los últimos
30 años, persiste en niveles preocupantemente altos.
Por ello, escalas como la Pro-Vent que incluye la edad,
el recuento de plaquetas, el uso de vasopresores y la
necesidad de hemodiálisis, mediante un modelo de
regresión logística se pueden convertir en una útil herramienta en predecir ventilación mecánica prolongada y establecer un pronóstico en cuanto a mortalidad.
Lecturas recomendadas
Amato M, Barbas C, Madeiros D, et al. Beneficial effects of
the ¨open lung approach¨ with low distending pressures in ARDS. Am J Respir Crit Care Med 1995; 152:
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of mechanical ventilation. Tobin M. McGraw-Hill New
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APUNTES
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3
La carga de la musculatura respiratoria
y el trabajo respiratorio
Guillermo Ortiz R, Carmelo Dueñas
Los músculos respiratorios son los generadores de fuerza que impulsan el sistema respiratorio. (1) Se considera que el diafragma es el músculo respiratorio primario, puesto que moviliza alrededor del 70% del volumen corriente que se intercambia en circunstancias
normales. Otros músculos inspiratorios que contribuyen al equilibrio de la ventilación corriente son los
intercostales externos, paraesternales y escalenos. (2)
La contracción de estas fibras musculares eleva la caja
torácica. Los esternocleidomastoideos son importantes músculos inspiratorios accesorios que funcionan
predominantemente como una manivela de bomba
sobre la caja torácica, ya que elevan la primera costilla
y el esternón (Fig. 1). Durante la respiración tranquila
suelen estar inactivos, pero siempre se activan con niveles altos de ventilación, como sucede en el ejercicio
y durante la carga de la musculatura respiratoria.
Entre los músculos espiratorios están los intercostales internos y los abdominales. Al contraerse, los músculos intercostales internos hacen descender las costillas, con los que se desinflan los pulmones. Los más
importantes y potentes músculos de la exhalación son
los abdominales. Hay cuatro músculos abdominales
importantes para la ventilación: el oblicuo externo, el
oblicuo interno, el transverso del abdomen y el recto abdominal (Fig. 1). Por lo general, la contracción
de estos músculos hace que se retraiga la pared abdominal, lo que aumenta la presión intraabdominal y
hace que el diafragma se meta en la cavidad torácica
en sentido cefálico. (3) Asimismo, las costillas inferiores se mueven hacia abajo y adentro. El efecto neto de
estas acciones es el desinflamiento de la caja torácica.
Normalmente, la exhalación es un proceso pasivo en
que los músculos abdominales permanecen inactivos.
Sin embargo, cuando aumentan las cargas musculares
(por ejemplo en casos de aumento de la resistencia en
la vía aérea), hay reclutamiento de los músculos abdominales y la exhalación pasa a ser un proceso activo
en que se consume energía.
Figura 1. Representación diagramática de los músculos inspiratorios y
espiratorios; las flechas indican la dirección de la acción. Pab, presión
abdominal; Ppl, presión intrapleural. (Modificado con permiso. (3)
Puesto que el diafragma es el músculo primario de
la inspiración, se describen a continuación las características fisiológicas y las respuestas de este músculo
en condiciones de respiración cargada y descargada.
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Tipos de fibras musculares
diafragmáticas
En los adultos, el diafragma se compone de tres tipos de fibras musculares esqueléticas clásicas: tipo
1 (≈60%), tipo 2A (≈20%) y tipo 2B (≈20%) (Tabla 1).
(4) Las fibras musculares esqueléticas se diferencian
según las siguientes características: (1) velocidad de
acortamiento, es decir fibras rápidas y lentas, y (2) vía
principal de formación de ATP, según sean fibras oxidativas o glicolíticas. Por lo general, las fibras musculares se componen de dos filamentos proteínicos
contráctiles: miosina (filamento grueso) y actina (filamento delgado). Las fibras que contienen miosina con
elevada actividad de ATPasa (enzima que cataliza la
hidrólisis del ATP para formar ADP, lo que libera la
energía química almacenada en el ATP) se clasifican
como fibras rápidas, mientras que las que contienen
miosina con menos actividad de ATPasa son fibras
lentas. Básicamente, mientras más energía esté disponible para la contracción, mayor será la velocidad de
acortamiento de la fibra muscular.
La segunda manera de clasificar las fibras musculares diafragmáticas es según el tipo de maquinaria celular de que dispongan para sintetizar ATP. Las fibras
con altas concentraciones de mitocondrias y enzimas
oxidativas (succínico deshidrogenasa) tienen alta capacidad de fosforilación oxidativa, y por ende se clasifican como fibras oxidativas. Estas fibras también tienen
numerosos capilares y alto contenido de mioglobina.
Las grandes cantidades de mioglobina dan al músculo
un color rojo oscuro, y por esto las fibras oxidativas se
conocen también como “músculo rojo”. Por contraste,
las fibras glicolíticas tienen pocas mitocondrias, pero
poseen altas concentraciones de enzimas glicolíticas
con grandes depósitos de glucógeno. Estas fibras tie-
nen pocos vasos sanguíneos y contienen poca mioglobina. A causa de la falta de mioglobina, las fibras
glicolíticas se conocen como “músculo blanco”. Según
estas características, los tres tipos de fibras musculares
esqueléticas diafragmáticas se conocen como: tipo 1,
fibras de oxidación lenta; tipo 2A, fibras de oxidación
rápida; y tipo 2B, fibras de glicólisis rápida.
Las fibras musculares difieren en tamaño y capacidad de desarrollar fuerza. Las fibras glicolíticas son
de mayor diámetro que las oxidativas. Mientras mayor sea el diámetro de la fibra muscular, más fuerza o
tensión podrá desarrollar. En consecuencia, las fibras
de tipo 2B (orientadas a la fuerza) generan más fuerza
que las fibras de tipo 1 durante la contracción. (4, 5)
Las fibras musculares difieren en su capacidad de
resistir la fatiga (pérdida de la capacidad de generar
fuerza del músculo). Las fibras de tipo 2B se fatigan rápidamente, mientras que las fibras de tipo 1 son muy
resistentes a la fatiga (orientadas a la resistencia), lo
que les permite mantener su actividad contráctil por
períodos prolongados. Las fibras de tipo 2A tienen
una capacidad intermedia de resistir la fatiga. (4, 7)
Los tipos de fibra muscular difieren en cuanto al
orden de reclutamiento de la unidad motora. (6) Las
unidades motoras se reclutan con arreglo al principio del tamaño de Hennemann: se reclutan en forma
consecutiva los tipos 1, 2A y 2B. En músculos heterogéneos como el diafragma, se reclutan primero las fibras de tipo 1, que son fibras oxidativas lentas con rico
suministro capilar, adaptadas para sostener el trabajo
aeróbico. A niveles intermedios de fuerza con cargas
moderadas de la musculatura respiratoria, las fibras
de tipo 2A también estarán activas. A niveles más altos de fuerza con carga muscular significativa, se reclutan después las unidades motoras con fibras de tipo
2B, que son las unidades motoras más grandes y más
prontas a fatigarse. El principio del tamaño asegura el
Tabla 1. Características de las fibras musculares diafragmáticas.
Características
Velocidad de acortamiento
Actividad de ATPasa
Enzimas oxidativas
Contenido mitocondrial
Densidad capilar
Contenido de mioglobina
Fuente primaria de ATP
Contenido de glucógeno y de enzimas
Fuerza
Diámetro de la fibra
Orden de reclutamiento
Resistencia a la fatiga
Resistencia
40
Tipo 1 (≈60%)
Lenta
Baja
Altas
Alto
Alta
Tipo 2A (≈20%)
Rápida
Alta
Altas
Alto
Intermedia
Tipo 2B (≈20%)
Rápida
Alta
Bajas
Bajo
Baja
Alto
Oxidativa
Bajo
Mínima
Pequeño
Primero
Alta
Alta
Alto
Oxidativa
Intermedio
Intermedia
Intermedio
Segundo
Intermedia
Intermedia
Bajo
Glicolítica
Alto
Máxima
Grande
Tercero
Baja
Baja
3 / La carga de la musculatura respiratoria y el trabajo respiratorio
reclutamiento de las unidades motoras según un orden
descendente de resistencia a la fatiga (Tabla 1). (6)
En general, el diafragma está más orientado a la resistencia (actividad de baja tensión y alta repetición)
que a la fuerza (actividad de alta tensión y baja repetición), ya que la mayor parte de su masa muscular
se compone de fibras de oxidación lenta de tipo 1. De
hecho, es capaz de impresionantes proezas de resistencia. Por ejemplo, un maratonista olímpico en entrenamiento puede mantener altas ventilaciones-minuto
de aproximadamente 50 L/min por varias horas diarias durante muchos días sucesivos. A pesar de este
rendimiento en términos de resistencia, el diafragma
puede fatigarse fácilmente en cuestión de minutos si
aumentan la resistencia a la tasa de flujo o la duración
de la contracción muscular.
Acciones del diafragma
El diafragma puede considerarse como un pistón con
dos partes o como dos músculos. La sección costal del
diafragma forma los lados del “pistón”, con una zona
de yuxtaposición a las costillas; la sección crural o cúpula del diafragma forma la parte superior (Fig. 2). Al
ser estimulado el nervio frénico, las fibras diafragmáticas costales se acortan en la zona de yuxtaposición;
el diafragma se contrae y desciende, la cavidad torácica se expande y las vísceras abdominales se desplazan
en sentido caudal. Así, el principal cambio en la forma
del diafragma es el desplazamiento axial semejante al
de un pistón de la cúpula diafragmática como resultado del acortamiento de las fibras musculares yuxtapuestas. Simultáneamente, la presión intrapleural
disminuye y la presión abdominal aumenta. (1, 10)
Además de ser un generador de presión intratorácica
negativa, el diafragma es un generador de presión intraabdominal positiva en funciones tales como la micción, el parto y la defecación.
Pueden medirse la fuerza y la duración de la contracción diafragmática, y esto es útil para evaluar las demandas energéticas del músculo. (1, 3, 7) La fuerza generada durante la contracción del diafragma se evalúa
midiendo la presión transdiafragmática (Pdi), que es la
diferencia entre la presión abdominal (Pab) medida con
un catéter con balón gástrico y la presión intrapleural
(Ppl) medida indirectamente con un catéter con balón
intraesofágico (Pdi = Pab - Ppl). Normalmente, la presión transdiafragmática aumenta aproximadamente 10
cm H2O durante la inhalación espontánea. Las presiones transdiafragmáticas máximas que pueden generar
los adultos sanos están aproximadamente entre 100 y
150 cm H2O (Fig. 2). (11)
La duración de la contracción diafragmática es el
ciclo de trabajo de la respiración, y se toma como la
razón entre el tiempo inspiratorio y el tiempo total del
ciclo respiratorio (Ti/Ttot). Normalmente esta razón
Figura 2. Se ilustran los cambios en la forma del diafragma, la presión abdominal (Pab) y la presión transdiafragmática (Pdi) durante la respiración espontánea. Se indican la Ppl, la Pab y la Pdi al final de la exhalación (izquierda). Durante la inhalación espontánea, el acortamiento de las
fibras musculares ocurre predominantemente en las secciones costales del diafragma, lo que da origen a una menor distancia de la zona de yuxtaposición y a un desplazamiento axial que recuerda el de un pistón de la cúpula del diafragma (derecha). La Ppl disminuye de -5 a -10 cm H2O, la
Pab aumenta de -5 a 0 cm H2O y, en consecuencia, la Pdi (fuerza de la contracción diafragmática) aumenta de 0 a 10 cm H2O.
41
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
es de aproximadamente 0.33. (10) Aunque se contraiga rítmicamente de minuto a minuto, el diafragma
necesita tiempo para recuperarse y relajarse antes de
reanudar la contracción. El aumento de la frecuencia
respiratoria o de la duración de la contracción repercute sobre este tiempo de recuperación, lo que predispone a la fatiga muscular respiratoria. El aumento de
la frecuencia respiratoria, como ocurre por ejemplo en
la falla respiratoria, causa mayor reducción en el tiempo espiratorio que en el inspiratorio, lo que aumenta
la razón Ti/Ttot y contribuye al desarrollo de la fatiga. En pacientes con gran carga de la musculatura
respiratoria se han llegado a medir razones Ti/Ttot de
0.50 a 0.60 (datos no publicados).
Los controladores respiratorios centrales, situados
en el sistema nervioso central (SNC), afectan el patrón respiratorio, es decir la fuerza y duración de la
contracción diafragmática y la frecuencia respiratoria,
alterando la excitación o la frecuencia de estimulación
de los músculos respiratorios. (2) La estimulación del
nervio frénico estimula la unión neuromuscular, y la
fibra muscular diafragmática se despolariza y luego
se repolariza. Estos cambios en el potencial de membrana se miden con una electromiografía (EMG) del
diafragma. Sigue entonces el acortamiento de la fibra
muscular a una longitud inferior a la que tenía en estado de relajación, lo que ocasiona el aumento de la
presión transdiafragmática. Mientras mayores sean la
frecuencia de disparo de la descarga central y el tiempo de excitación por los controladores respiratorios
centrales, mayores serán, respectivamente, la fuerza y
la duración de la contracción diafragmática. Al cambio en la presión transdiafragmática sigue un cambio
en el volumen pulmonar (volumen corriente) (Fig. 3).
Medición del trabajo respiratorio
– poscarga de la musculatura
respiratoria
La carga o poscarga de los músculos respiratorios es
una fuerza contraria que se opone a la fuerza contráctil de los músculos. Puede evaluarse midiendo el trabajo respiratorio, es decir, integrando el cambio en la
presión (P) y el cambio en el volumen (dV). (12, 13)
Figura 3. Durante la inhalación espontánea, una frecuencia de excitación descargada desde los controladores respiratorios centrales en el SNC
estimula el músculo, lo que da origen a un cambio EMG a través del diafragma. Como resultado, el acortamiento de la fibra muscular ocurre por
un período de tiempo inspiratorio específico (Ti), con arreglo al tiempo de disparo de los controladores respiratorios centrales, y se genera fuerza
muscular medida por un aumento de la presión transdiafragmática. La duración de la contracción muscular diafragmática se expresa como la razón
de Ti sobre el tiempo total del ciclo respiratorio (Ttot) Ti/Ttot). Al cambio en la presión (fuerza) generado por el diafragma sigue un cambio en el
volumen pulmonar.
42
3 / La carga de la musculatura respiratoria y el trabajo respiratorio
Trabajo respiratorio = ∫ P dV
El trabajo respiratorio total realizado por un paciente intubado y conectado a un ventilador mecánico
que respira espontáneamente incluye componentes
impuestos y fisiológicos. El trabajo respiratorio impuesto (trabajo realizado por el paciente para respirar
espontáneamente a través del aparato de respiración,
es decir el tubo endotraqueal y el circuito respiratorio
del ventilador y el sistema de flujo según demanda)
es una carga de trabajo adicional por aumento de la
resistencia al flujo, carga que se sobreañade al trabajo
fisiológico. (14-16) En algunas circunstancias, el trabajo impuesto puede igualar o exceder al trabajo fisiológico. (17-19)
El trabajo impuesto por el aparato de respiración
se evalúa integrando el cambio en la presión medida
en el extremo carinal del tubo endotraqueal y el volumen corriente (20) (Fig. 4). La presión en el extremo
carinal o traqueal del tubo se mide insertando un caté-
Figura 4. Método clínico para medir el trabajo impuesto por el aparato de respiración y el trabajo respiratorio total (trabajo impuesto más trabajo
fisiológico). El trabajo impuesto se evalúa midiendo la presión en el extremo carinal del tubo endotraqueal (Pett) y el volumen en la conexión
entre la pieza en “Y” del circuito respiratorio y el tubo endotraqueal con un sensor de flujo (neumotacógrafo). Estos datos se dirigen a un monitor
computarizado (Bicore, CP – 100, Irvine, CA), y se construye un asa de presión-volumen. El asa se mueve en sentido horario durante la inhalación
espontánea (I) y la exhalación (E). El área punteada es el trabajo respiratorio impuesto inspiratorio, que en este ejemplo es de 0.5 Joule/L. El trabajo
respiratorio total medido se computa mediante el diagrama de Campbell. El diagrama de Campbell muestra el cambio en el volumen trazado
sobre la presión esofágica (Pes) durante la inhalación y exhalación espontáneas. La Pes se mide con un balón de presión intraesofágica situado entre
el tercio medio y el inferior del esófago. El asa de presión-volumen esofágica se mueve en sentido horario; la pendiente del asa es la distensibilidad
pulmonar (Cl). La distensibilidad de la pared torácica (Ccw) se obtiene previamente aplicándole ventilación mecánica al paciente relajado. En estas
condiciones, el asa de presión-volumen esofágica se mueve en sentido contrario al de las manecillas del reloj (no se muestra); la pendiente del asa
es Ccw. (Este valor de distensibilidad se almacena en la memoria del computador del monitor y se usa para construir el diagrama de Campbell.) El
trabajo respiratorio de resistencia al flujo incluye el trabajo de resistencia fisiológico sobre las vías aéreas y el trabajo de resistencia sobre el aparato
de asistencia respiratoria, esto es, el trabajo impuesto inspiratorio (líneas verticales). El trabajo respiratorio elástico es el área de forma triangular
subtendida por las curvas de distensibilidad (líneas diagonales). El trabajo total medido es la suma del trabajo de resistencia al flujo y el trabajo
elástico, que en este ejemplo es de 1.5 Joule/L). El trabajo respiratorio fisiológico (afectado por la resistencia de las vías aéreas y la distensibilidad
pulmonar y de la pared torácica) puede calcularse como la diferencia entre el trabajo total y el impuesto, por ejemplo, trabajo fisiológico (1 Joule/L)
= trabajo total (1.5 Joule/L) – trabajo impuesto (0.5 Joule/L).
43
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
ter angosto (1 mm de diámetro exterior) lleno de aire
a través del tubo y situándolo en el extremo carinal.
El volumen corriente se mide integrando la señal de
flujo procedente de un sensor de flujo en miniatura
(neumotacógrafo) situado entre la pieza en “Y” del
circuito respiratorio y el tubo endotraqueal. A su vez,
estos datos se dirigen a un monitor computarizado
disponible en el comercio, diseñado para ser utilizado
al pie de la cama del enfermo (Bicore, CP-100, Irvine,
CA), que calcula y muestra en tiempo real el trabajo
respiratorio impuesto. (14)
El trabajo fisiológico incluye dos componentes: el
elástico (trabajo requerido para superar las fuerzas
elásticas del sistema respiratorio durante la insuflación) y el de resistencia al flujo (trabajo requerido para
superar la resistencia de las vías aéreas y los tejidos al
flujo del gas. Dicho trabajo es de aproximadamente
0.5 Joule/L de ventilación en adultos normales. (21)
(El rango clínicamente aceptable es de aproximadamente 0.3 a 0.6 Joule/L.) (22, 23)
El trabajo respiratorio realizado por el paciente sobre el sistema respiratorio (trabajo fisiológico) y sobre
el aparato de respiración (trabajo impuesto) durante
la ventilación espontánea se calcula integrando los
cambios en la presión esofágica (medición indirecta
de la presión intrapleural) y el volumen. La presión
intraesofágica se mide con un catéter con balón situado entre el tercio medio y el inferior del esófago. La
posición correcta se confirma usando la prueba de
oclusión descrita por Baydur et al (24) (es decir, luego de la oclusión de la apertura de la vía aérea, los
cambios en la presión en la apertura de la vía aérea y
en el esófago son casi los mismos durante un esfuerzo inspiratorio espontáneo). El volumen corriente se
mide como se acaba de describir. Los datos de estas
mediciones y la medición de la distensibilidad de la
pared torácica se procesan con el antedicho monitor,
que calcula el trabajo respiratorio usando el diagrama
de Campbell (Fig. 4). (13, 25, 26)
Para computar el trabajo respiratorio mediante el
diagrama de Campbell hay que medir primero la distensibilidad de la pared torácica. Para que esta medición sea exacta es necesario que el paciente esté relajado y sometido a ventilación mecánica. El método del
autor para medir la distensibilidad de la pared torácica consiste en administrar 1 o 2 mg de clorhidrato
de midazolam para lograr la relajación y después aumentar transitoriamente la frecuencia del ventilador
hasta aproximadamente 12 respiraciones por minuto.
La presión esofágica aumenta en condiciones de insuflación mecánica con volumen corriente preseleccionado y con el paciente relajado. El monitor integra los
cambios en la presión esofágica y en el volumen para
producir un asa de presión-volumen, la cual se mueve en sentido contrario al de las manecillas del reloj.
44
La pendiente de esta asa de presión-volumen se interpreta como la distensibilidad de la pared torácica.
Este valor de distensibilidad se almacena en la memoria del computador del monitor. El promedio de las
mediciones de la distensibilidad de la pared torácica
de los pacientes adultos con diagnóstico de falla respiratoria aguda (aproximadamente 100) fue de 109 ±
37 mL/cm H2O. En seguida se administran 0.2 mg de
flumazenil para revertir los efectos del midazolam, de
modo que el paciente pueda volver a respirar espontáneamente. Si no se revierte completamente la sedación en el lapso de 10 minutos, se repite la dosis. El
trabajo total durante la respiración espontánea puede
entonces computarse mediante el software del diagrama de Campbell. (27)
Anteriormente se realizó un estudio de validación
para evaluar la exactitud de los valores de trabajo calculados que se muestran en el monitor (Bicore). (28)
El trabajo respiratorio se midió con el antedicho monitor, y de manera simultánea se utilizaron equipos convencionales para construir un diagrama de Campbell.
La correlación entre ambos conjuntos de mediciones
del trabajo respiratorio fue casi perfecta (r² = 0.99, p
< 0.001). El sesgo fue mínimo (-0.05 Joule/L) y la precisión excelente (±0.03 Joule/L). (29)
El método descrito por Campbell ha sido aplicado para evaluar el trabajo respiratorio en adolescentes (30) con mecánica pulmonar comprometida
y en adultos con asistencia ventilatoria. (31-34) Sin
embargo, el empleo del diagrama de Campbell es
tedioso cuando sólo se dispone de equipo de monitoreo convencional, y por ende no ha sido aplicado
clínicamente. Por este motivo se ha recurrido a otros
métodos, todos ellos menos exactos. La medición del
área comprendida en un asa de presión-volumen esofágica durante la respiración espontánea subestima
el trabajo respiratorio, porque el área del asa incluye
solamente el trabajo resistivo (el fisiológico más el
impuesto) y una pequeña porción del trabajo elástico (Fig. 4). Algunos investigadores acomodaron un
triángulo rectángulo al asa de presión-volumen para
inferir el trabajo elástico; sin embargo, este abordaje
también subestima el trabajo respiratorio elástico.
(30) La medición del cambio de presión en la pieza
en “Y” de la tubería del circuito respiratorio del ventilador o en el extremo carinal del tubo endotraqueal,
y el cambio de volumen durante la respiración espontánea, permiten calcular únicamente el trabajo
impuesto por el circuito respiratorio y por la totalidad del aparato de respiración, respectivamente.
(15, 20) En consecuencia, para medir con exactitud el
trabajo respiratorio (el fisiológico más el impuesto),
los equipos de monitoreo deben tener el hardware y
software apropiado para calcular el trabajo usando
el diagrama de Campbell.
3 / La carga de la musculatura respiratoria y el trabajo respiratorio
Factores de la carga
En individuos sanos y asintomáticos, la poscarga
sobre los músculos respiratorios resulta de la impedancia normal (distensibilidad y resistencia) y de las
cargas de ventilación. (35) La carga de la musculatura
respiratoria puede aumentar por una gran variedad
de factores fisiológicos y relacionados con el dispositivo respiratorio (Fig. 5). Entre los factores fisiológicos
se encuentran la reducción de la distensibilidad pulmonar o de la pared torácica, secundaria a anormalidades pulmonares o a broncoconstricción causante de
estrechamiento difuso de las vías aéreas periféricas.
Respectivamente, estos factores aumentan la carga
elástica y la resistiva (Figs. 6-8).
Figura 5. Factores que afectan la carga opuesta a la contracción de la musculatura respiratoria, es decir poscarga, que pueden evaluarse midiendo
el trabajo respiratorio.
Figura 6. El trabajo respiratorio elástico varía inversamente con la distensibilidad pulmonar (Cl). La capacidad residual funcional (CRF) se define
como la intersección de las curvas de distensibilidad pulmonar y de la pared torácica (Ccw) en el diagrama de Campbell. En condiciones normales
de distensibilidad (izquierda), un cambio en la presión intrapleural se acompaña de un cambio en el volumen corriente (Vt) durante la inhalación
(I) y la exhalación (E) espontáneas. El asa de presión-volumen se mueve en sentido horario. El trabajo respiratorio elástico es el área indicada por
las líneas diagonales. Las disminuciones en la Cl hacen que aumente el trabajo respiratorio elástico; nótense la curva de Cl aplanada y el aumento
del área del trabajo elástico (líneas diagonales) (derecha). Además de la disminución del volumen pulmonar (CRF reducida), nótese que se requiere
un mayor cambio en la presión intrapleural para intercambiar un menor volumen corriente, lo que es característico de la falla respiratoria aguda.
45
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 7. Aumento del trabajo respiratorio elástico como consecuencia de la reducción de la distensibilidad de la pared torácica (Ccw). El
diagrama de Campbell visualizado en el monitor (Bicore) muestra los
cambios en volumen trazados sobre la presión esofágica (Pes) durante
la inhalación (I) y exhalación espontáneas. El asa de presión-volumen
esofágica se mueve en sentido horario; la pendiente del asa es la distensibilidad pulmonar (Cl). La distensibilidad de la pared torácica se
obtiene previamente mediante la insuflación mecánica del paciente
relajado (véase Fig. 4). En (A), antes que el paciente desarrolle ascitis,
el trabajo respiratorio elástico (WOBe) es de 0.52 Joule/L y el trabajo
resistivo (WOBr) de 0.22 Joule/L; el trabajo respiratorio total (WOBt)
(WOB + WOBr) es de 0.74 Joule/L. La distensibilidad medida de la pared torácica es de 180 mL/cm H2O. En (B), al día siguiente, e paciente
desarrolla ascitis grave, lo que ocasiona marcada distensión abdominal
que reduce la Ccw a 53 mL /cm H2O. (La pared torácica se define como
la reja costal y el diafragma.) Nótese que el trabajo respiratorio elástico
aumenta un 92% desde 0.52 Joule/L hasta 1.0 Joule/L, como lo indica el
área de forma triangular (líneas diagonales) subtendida por las curvas
de distensibilidad.
La demanda de la tasa espontánea de flujo inspiratorio afecta directamente el trabajo respiratorio
resistivo. Esto se explica por una analogía con la ley
de Ohm de la electricidad, analogía según la cual el
cambio en la presión = demanda de tasa de flujo inspiratorio X resistencia de la vía aérea. Si se asume
una resistencia de la vía aérea más o menos constante
en un rango de tasas de flujo, los aumentos en la demanda de tasa de flujo inspiratorio máximo causan
46
mayores cambios en la presión. Puesto que trabajo = ∫
P dV, mientras mayor sea el cambio en la presión para
el mismo cambio en el volumen, mayor será el trabajo
respiratorio. (20)
Los aumentos en la ventilación minuto alveolar y
en la ventilación de espacio muerto fisiológico que
resultan de una enorme variedad de razones también son formas de carga muscular respiratoria que
conducen al aumento del trabajo respiratorio. (35) En
ambas condiciones, la bomba muscular respiratoria
se ve forzada a trabajar más por minuto (potencia)
para satisfacer las demandas metabólicas del cuerpo,
a fin de mantener un adecuado intercambio de oxígeno y dióxido de carbono. Por ejemplo, suponiendo
que no haya cambios en el consumo de oxígeno y
en la producción de dióxido de carbono por minuto, un aumento en la ventilación de espacio muerto
fisiológico de entre 1.5 y 3.0 L/min exige que la bomba muscular respiratoria trabaje proporcionalmente
más a fin de mantener la ventilación minuto alveolar
en un nivel suficiente para un intercambio aceptable
de O2 y CO2.
Los niveles aumentados de presión positiva de fin
de espiración intrínseca (PEEPi), o auto-PEEP, como
resultado del aumento de la resistencia espiratoria de
la vía aérea o de un tiempo de exhalación inadecuado, son otra forma de carga de la musculatura respiratoria. La PEEPi debe ser equilibrada por un cambio
equivalente en la presión alveolar antes que el aire
pueda fluir a los pulmones. (36) Por ejemplo, consideremos el caso de un paciente con hiperinsuflación
dinámica y una PEEPi de 5 cm H2O que respire espontáneamente aire del ambiente. La presión intraalveolar debe disminuir al menos 6 cm H2O (en vez de
1 cm H2O en condiciones normales) para que la presión alveolar caiga por debajo de la presión ambiental.
Para que el aire fluya a los pulmones debe haber un
gradiente de presión entre la boca y los alvéolos. En
estas condiciones se necesita un mayor descenso en
la presión pleural que en circunstancias normales. A
mayor disminución de la presión pleural, mayor trabajo respiratorio.
Algunos factores del dispositivo respiratorio afectan el trabajo respiratorio impuesto. El tubo endotraqueal es posiblemente el resistor más significativo en el aparato de respiración. (15, 16, 37-39) Por ejemplo, respirar
a través de un tubo endotraqueal de diámetro interno
angosto unido a un sistema de presión positiva en la
vía aérea de flujo según demanda altamente resistivo requiere un cambio grande de presión para mover
un volumen específico, y por ende da origen a un aumento de la carga de trabajo resistivo impuesta por el
aparato. Este efecto es más diciente cuando se respira
por tubos endotraqueales de tamaño pediátrico (Fig.
9). (39)
3 / La carga de la musculatura respiratoria y el trabajo respiratorio
Figura 8. El aumento de la resistencia por resistencia de la vía aérea y/o por resistencia impuesta por el aparato de respiración aumenta el trabajo
respiratorio resistivo. En condiciones de resistencia normal (izquierda), un cambio en la presión intrapleural ocurre acompañado de un cambio en
el volumen corriente (Vt) durante la inhalación (I) y exhalación (E) espontáneas. El trabajo respiratorio resistivo inspiratorio se define como la mitad inferior del asa de presión-volumen intrapleural (área indicada por líneas diagonales). Normalmente, la exhalación es un proceso pasivo y los
músculos respiratorios no hacen ningún trabajo resistivo. Al aumentar la resistencia se cargan los músculos inspiratorios, lo que da origen a una mayor
disminución de la presión intrapleural durante la inhalación y a un aumento del trabajo resistivo inspiratorio (derecha). La resistencia espiratoria
puede también estar presente, causando carga de los músculos espiratorios y exigencias adicionales de trabajo resistivo.
El tiempo de respuesta del ventilador (la demora
entre la iniciación de la inhalación espontánea y el
comienzo del flujo en la vía aérea), que afecta directamente el trabajo respiratorio impuesto, se ve afectado en parte por el método que dispara el sistema
a la posición “ON” y el ajuste de sensibilidad y disparo del ventilador. Las características de respuesta
del sistema de presión positiva continua en la vía aérea de flujo según demanda mejoran acercando físicamente el sitio de medición/disparo a los músculos
respiratorios, es decir, al extremo traqueal o carinal
del tubo endotraqueal. (40) El ajuste del sistema para
que se dispare a la posición “ON” según la presión
en el extremo carinal del tubo endotraqueal da lugar
a un trabajo impuesto significativamente menor que
el método convencional de disparo desde el interior
del ventilador o que el método del disparo por flujo (flow-by). (41) Bien sea que el disparo se haga por
presión desde el interior del ventilador o por flow-by,
para iniciar el flujo es necesario que el paciente genere
una caída inicial de presión a través del tubo endotraqueal. Este esfuerzo aumenta significativamente
el trabajo respiratorio. Mientras más alto el ajuste del
equipo, mayor será el cambio en la presión necesario
para disparar el sistema a la posición “ON”; mientras
mayor sea el cambio en la presión, mayor será el trabajo respiratorio. (42)
Implicacionesclínicasdelacargade
lamusculaturarespiratoria–fatiga
El aumento de la carga de la musculatura respiratoria aumenta la fuerza y duración de la contracción
diafragmática, y conduce al aumento del índice tensión-tiempo del diafragma (TTdi). (3, 7, 10) El TTdi
es el producto de la presión transdiafragmática sobre
la presión transdiafragmática máxima (Pdimax) y la
razón entre el tiempo inspiratorio y el tiempo total del
ciclo (TTdi = Pdi/Pdimax X Ti/Ttot). El índice tensión-tiempo del diafragma es similar al del corazón,
y da una aproximación útil de las demandas energéticas del músculo. (7, 10) Durante la respiración espontánea, el cambio en la presión transdiafragmática
normalmente es de alrededor de 10 cm H2O y la razón
Ti/Ttot es de 0.33, lo que da un Ttdi de 0.03 (TTdi =
10 cm H2O/100 cm H2O X 0.33). Con el aumento de
la carga de la musculatura respiratoria, el Pdi puede
subir a 30 cm H2O y la razón Ti/Ttot a cerca de 0.5, lo
que da una TTdi de 0.15, por ejemplo. Los patrones
respiratorios sostenidos con una TTdi de alrededor
47
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 10. El aumento de la carga de la musculatura respiratoria y los
consecuentes efectos que conducen al desarrollo de la fatiga muscular.
*Pérdida de la capacidad generadora de fuerza de los músculos respiratorios.
Figura 9. Influencia del tamaño del tubo endotraqueal (ETT) sobre el
trabajo respiratorio impuesto. El trabajo impuesto se deriva integrando
la presión medida en el extremo carinal del ETT (Pett) y el cambio de
volumen (véase Fig. 4). Aquí se presenta una simulación de un infante
que respira espontáneamente con un volumen corriente de 50 mL. El
asa de presión-volumen se mueve en sentido horario durante la inhalación (I) y la exhalación (E), y el área circunscrita por el asa es el trabajo
respiratorio impuesto. En (A), con un ETT cuyo diámetro interno es de
3.5 mm, el trabajo impuesto es de 0.30 Joule/L. En (B), cambiando el
diámetro interno del ETT a 3 mm, el trabajo impuesto aumenta a 0.62
Joule/L. ¡Una disminución de medio milímetro aumentó el trabajo impuesto en cerca del 100%! Nótese que un mayor cambio en la presión se
necesita en (B) para movilizar el mismo volumen.
de 0.15 a 0.20 se llaman patrones “fatigantes”, para
indicar que el diafragma, con el tiempo, fallará. (7, 10)
Presumiblemente, cuando la “demanda” del diafragma supere valores 0.15 o 0.20, no habrá suficientes
suministros de energía. (7, 10, 43) Este TTdi umbral se
relaciona con la limitación de la perfusión sanguínea y
el suministro de oxígeno al músculo (Fig. 10)
La fatiga muscular respiratoria se desarrolla por las
mismas razones que la angina de pecho, vale decir,
que la demanda de energía excede el suministro de energía.
(7, 43) El suministro de energía se refiere a la propor-
48
ción del gasto cardiaco, la perfusión sanguínea, el oxígeno y los nutrientes que van a los músculos respiratorios, proporción que afecta directamente la síntesis
de ATP. La fatiga muscular respiratoria se desarrolla
cuando la hidrólisis del ATP excede su síntesis, como
resultado de un desequilibrio entre el suministro y
la demanda de energía. En condiciones de aumento
de la carga muscular, las demandas energéticas de la
musculatura respiratoria aumentan, como se refleja
en el aumento del flujo sanguíneo muscular y el consumo de oxígeno. Esto predispone al desarrollo de
isquemia muscular, fatiga y falla respiratoria. (44, 45)
Cuando los músculos respiratorios fallan como generadores de fuerza, disminuye el volumen corriente
y aumenta la razón entre espacio muerto y volumen
corriente.
El desarrollo de la fatiga muscular respiratoria
también varía inversamente con la evacuación de metabolitos de los músculos. (7) Por ejemplo, la disminución de la eliminación de lactato hace que aumente la
concentración intracelular de hidrogenión, lo que a su
vez conduce a la disminución del pH muscular (cuyo
valor normal es de aproximadamente 7.0). Cuando el
3 / La carga de la musculatura respiratoria y el trabajo respiratorio
pH muscular disminuye a alrededor de 6.4, las enzimas responsables de la glicólisis (fosforilasa y fosfofructoquinasa) están casi completamente inactivas. (7)
Así, la disminución del pH hace que la resíntesis de
ATP sea más lenta. Más aún, la caída del pH de la
fibra muscular impide la liberación de calcio del retículo sarcoplásmico. (7) La inhibición de la síntesis
de ATP y de la liberación de calcio compromete las
proteínas contráctiles musculares y da como resultado una disminución de la capacidad generadora de
fuerza de los músculos respiratorios.
Las manifestaciones clínicas de la fatiga muscular
respiratoria suceden por lo general en el siguiente orden: (44) (1) aumento de la frecuencia respiratoria; (2)
desarrollo de movimientos respiratorios descoordinados, es decir, paradoja abdominal (desplazamiento
abdominal anormal hacia dentro, que es característico
de un diafragma fatigado y alternans respiratorio (alternación de paradoja abdominal y respiración normal, que se caracteriza por un desplazamiento hacia
fuera de la pared abdominal durante la exhalación);
aumentos en la PaCO2 y acidemia, y (4) disminución
terminal de la frecuencia respiratoria y la ventilación
minuto.
A medida que aumentan la carga y la fatiga muscular, los receptores pulmonares localizados en los
músculos respiratorios y en las vías aéreas envían de
vuelta esta información (por mediación vagal) a los
controladores respiratorios centrales, a fin de modificar el patrón respiratorio. (3, 10, 21) Buscando evitar
la fatiga y minimizar el trabajo respiratorio, el centro respiratorio aumenta la frecuencia respiratoria y
minimiza el tiempo de contracción de los músculos
respiratorios, lo que disminuye el volumen corriente.
Esto da lugar a un patrón de respiraciones rápidas
y superficiales y una frecuencia respiratoria óptima.
Se adopta esta estrategia respiratoria para minimizar grandes cambios en la presión intrapleural y, por
ende, el trabajo respiratorio (el llamado concepto del
mínimo trabajo respiratorio). Así, los clínicos usan la
frecuencia respiratoria espontánea como inferencia
del trabajo respiratorio. (45) En adultos, se infiere una
carga de la musculatura respiratoria (trabajo respiratorio) anormalmente alta cuando la frecuencia respiratoria espontánea es de más de 25 a 30 respiraciones
por minuto. Mientras tanto, se infiere de una frecuencia respiratoria de 15 a 20 respiraciones por minuto
que el trabajo se encuentra dentro de límites tolerables
y más normales. Sin embargo, parece que estas aproximaciones son inferencias inexactas y desorientadoras
del trabajo respiratorio. (46-48, 31) Aunque los pacientes con frecuencias de entre 15 y 25 respiraciones
por minuto exhibían un “patrón respiratorio aceptable (para el clínico)”, las cargas de trabajo muscular
respiratorio de algunos adultos fueron las siguientes:
(1) en un rango fatigante; (2) cero, lo que predisponía
a la atrofia muscular; o (3) en el rango normal. (46, 47)
En consecuencia, si el trabajo respiratorio no se puede
inferir con exactitud, debe ser medido. Los valores del
trabajo respiratorio obtenidos por medición directa
pueden servir como guía objetiva y cuantificable para
aplicar la terapia ventilatoria.
Disminución de la poscarga de la
musculatura respiratoria
Una meta del soporte ventilatorio en la falla respiratoria es disminuir la poscarga (trabajo respiratorio) de
los músculos respiratorios. Se ha preconizado la ventilación con soporte de presión (PSV) para descargar
los músculos respiratorios y disminuir el trabajo respiratorio, a fin de reducir las demandas energéticas de
los pacientes con distensibilidad disminuida y resistencia aumentada. (22, 27, 45, 49, 50). La PSV también
aumenta la respiración espontánea porque disminuye
el trabajo impuesto por la resistencia del dispositivo
de respiración. (14, 37) En el modo PSV es el paciente quien dispara el ventilador a la posición “ON”, y
una tasa variable de flujo de gas del ventilador causa un aumento brusco de la presión en la vía aérea
hasta un límite preseleccionado de presión positiva.
Mientras el paciente mantenga el esfuerzo inspiratorio, la presión en la vía aérea se mantiene constante
al nivel preseleccionado. La tasa de flujo del ventilador cesa cuando la demanda del paciente de tasa de
flujo inspiratorio disminuye hasta un porcentaje predeterminado de la tasa de flujo inspiratorio mecánico
máximo inicial (por ejemplo, al 25%). De este modo,
el ventilador llega a la posición “OFF” por el ciclo de
flujo en el modo PSV. Una vez fijado el límite de la
presión inspiratoria, el paciente interactúa con la respiración asistida por presión y retiene el control sobre
el tiempo inspiratorio y la tasa de flujo inspiratoria, el
tiempo espiratorio, la frecuencia respiratoria, el volumen corriente y el volumen minuto (Fig. 11) El trabajo
del paciente disminuye, y el trabajo del ventilador aumenta a niveles incrementales de PSV (Fig. 12) (27, 31,
32) (Trabajo respiratorio realizado por el ventilador
para insuflar el sistema respiratorio = ∫ Presión en la
apertura de la vía aérea y dV).
La disminución de la poscarga de un músculo a un
nivel apropiado disminuye la fuerza y duración de la
contracción muscular (índice tensión-tiempo), (7) la
demanda energética y, por consiguiente, el desarrollo
de isquemia y fatiga muscular. Por ejemplo, en un paciente con la resistencia vascular sistémica (RVS) aumentada a 2,400 dinas/cm a la -5, los clínicos pueden
decidir descargar el corazón izquierdo por medio de
vasodilatadores. La respuesta es una disminución de
la poscarga (RVS) a un rango más normal y un au-
49
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
mento de la velocidad de acortamiento del músculo
y del volumen latido (suponiendo que no hay cambios en el suministro energético y en las relaciones
fuerza-longitud [precarga] y fuerza-frecuencia [contractilidad] del músculo). De manera semejante, en un
paciente con aumento de la poscarga de la musculatura respiratoria/trabajo respiratorio, por ejemplo de
1.5 Joule/L, un clínico puede también descargar los
músculos respiratorios a un rango más normal por
medio de la PSV. La respuesta sería la misma, a saber,
disminución de la poscarga (trabajo respiratorio) y de
la demanda energética, y aumento de la velocidad de
contracción muscular y del volumen corriente.
Figura 11. Presión en la vía aérea y formas de onda de flujo para la
PSV. Una vez que el paciente ha disparado el ventilador a la posición
“ON”, sigue un aumento abrupto en la presión hasta un límite preseleccionado y resulta una forma de onda de flujo inspiratoria en desaceleración. Cuando la tasa inspiratoria disminuye hasta un porcentaje predeterminado de la tasa máxima de flujo inspiratorio inicial (por ejemplo
del 25%), el ciclo de flujo del ventilador llega a la posición “OFF”. A la
derecha se ilustran un mayor esfuerzo inspiratorio, un tiempo inspiratorio (Ti) más prolongado y una mayor demanda de flujo inspiratorio con
el mismo nivel de PSV. El clínico ajusta el nivel de PSV, mientras que el
paciente interactúa con la respiración apoyada por presión y retiene el
control sobre la frecuencia respiratoria, el tiempo espiratorio, la tasa de
flujo, el volumen corriente y la ventilación minuto.
Descarga parcial y total de la
musculatura respiratoria
Es posible ajustar el nivel de PSV para descargar los
músculos respiratorios parcial o totalmente. (27, 50,
51) Durante la descarga parcial, se aplica un nivel de
PSV para reducir el trabajo respiratorio del paciente a
límites tolerables. De manera específica, se aumenta el
nivel de PSV hasta disminuir el trabajo realizado por
el paciente. Una meta podría ser de 0.3 a 0.6 Joule/L,
el rango normal del trabajo respiratorio fisiológico.
(22, 23) Durante la inhalación con PSV, la presión positiva ayuda activamente a insuflar los pulmones, con
lo que hace una parte del trabajo respiratorio y alivia/
50
descarga los músculos respiratorios de su exceso de
trabajo. Como resultado, la fuerza y la duración de la
contracción muscular disminuyen, y así también el
trabajo respiratorio. El trabajo queda repartido entre
el paciente y el ventilador (work-sharing approach).
Figura 12. Relaciones entre el trabajo respiratorio hecho por el paciente
y el trabajo hecho por el ventilador durante la ventilación con soporte
de presión. Inicialmente, todos los pacientes recibieron 0 cm H2O de ventilación con soporte de presión y el trabajo respiratorio realizado por el
paciente variaba entre 0.7 y 2.2 Joules/L, mientras que el trabajo respiratorio hecho por el ventilador era de 0 Joule/L. El trabajo del paciente
disminuyó (r = -83, p < .001) y el del ventilador aumentó significativamente (r = 0.94, p < .001) en maneras cuadráticas (polinomial de segundo orden) luego de la aplicación de niveles incrementales de ventilación
con soporte de presión.
De modo alterno, el nivel de PSV puede ajustarse
lo suficientemente alto como para que el trabajo respiratorio medido llegue a 0 Joule/L y los músculos respiratorios queden totalmente descargados. En estas
condiciones el ventilador suministra esencialmente
todo el trabajo respiratorio, lo que permite al paciente descansar. La descarga total de los músculos respiratorios puede ser adecuada para dar reposo a los
músculos fatigados, como en los pacientes con falla
respiratoria crónica.
Los niveles de PSV pueden ajustarse para proveer
cargas musculares respiratorias adecuadas u “óptimas”. No se conoce el nivel exacto de esta carga, pero
algunas autoridades sugieren que las cargas de trabajo casi normales se toleran bien. (32, 50) En un estudio
cuidadosamente realizado, Brochard et al (32) reportaron que, con una PSV de aproximadamente 15 cm
H2O, una carga muscular óptima correspondía a un
trabajo respiratorio realizado por el paciente de 0.52 ±
0.12 Joule/L. Se definió una carga óptima como aquella
que mantuviera la máxima actividad eléctrica del diafragma sin fatiga. De manera específica, se tomó como
3 / La carga de la musculatura respiratoria y el trabajo respiratorio
Durante la respiración espontánea en condiciones
normales, el cambio en la presión muscular respiratoria es de aproximadamente 5 cmH2O. Cuando los
músculos respiratorios están cargados en condiciones
de aumento de la elastancia (por ejemplo si la distensibilidad pulmonar está disminuida) y/o de la resistencia, la presión muscular respiratoria y por ende el
trabajo respiratorio aumentan:
respiratorios del paciente. La producción de presión
de los músculos y, por ende, el trabajo respiratorio,
disminuyen porque la carga de trabajo la comparten
los músculos y el ventilador.
A la luz de las pruebas científicas disponibles, resulta adecuado descargar totalmente los músculos respiratorios fatigados para que descansen y se recuperen.
(4, 7, 54) La fatiga muscular es reversible gracias al
descanso, que es la manera más importante de tratarla. (7) Al “quitar” la carga de trabajo mediante niveles
aumentados de PSV, el ventilador suministra prácticamente todo el trabajo respiratorio, mientras que el
trabajo respiratorio del paciente queda reducido a 0
(Fig. 14). Se estima que el tiempo de recuperación de
los músculos respiratorios en casos de fatiga crónica
es de al menos 24 horas. (7) Al comienzo, es razonable
descargar totalmente los músculos respiratorios de
estos pacientes durante aproximadamente 24 horas
suministrándoles niveles altos de PSV (por ejemplo,
>30 cm H2O). Más adelante, y cuando sea adecuado,
puede reducirse la PSV de manera que el trabajo quede dentro de límites tolerables y los músculos respiratorios estén parcialmente descargados. La tolerancia a
la carga puede ser diferente entre paciente y paciente;
algunos pueden tolerar una carga de trabajo que corresponda a un valor normal de trabajo respiratorio,
mientras que otros pueden no ser capaces de sostener esta carga de trabajo, tolerando al comienzo cargas de trabajo más bajas hasta tanto que se restaure
la función de los músculos respiratorios. Puede ser
necesario individualizar las cargas de trabajo según
el tipo de cuerpo, la edad, la fortaleza de los músculos
respiratorios y la resistencia del paciente, como también sus condiciones cardiovasculares, nutricionales y
de oxigenación. Una meta es acondicionar/ejercitar la
musculatura respiratoria suministrándole una carga
de trabajo no fatigante. En estos pacientes, al parecer,
esta meta se alcanza cuando el trabajo respiratorio
medido se encuentra en el rango normal.
Pmus = Pel + Pres
= 10 cm H2O + 10 cm H2O
= 20 cm H2O
Prevención de la fatiga y atrofia de
los músculos respiratorios
nivel óptimo de PSV el nivel más bajo de ésta sin reducción de la razón de componentes de alta y baja frecuencia en la señal EMG diafragmática (razón alta:baja). (Se
define como fatiga diafragmática incipiente una reducción del 80% o menos de la razón alta:baja inicial.) (52,
53) En los pacientes del autor, cuando se descargaban
parcialmente los músculos respiratorios se requería un
nivel de PSV de aproximadamente 18 cm H2O, lo que
correspondía a un trabajo respiratorio del paciente de
0.50 ± 0.12 Joule/L. (27) Combinando estas observaciones, parece ser que la definición del autor de descarga
muscular respiratoria parcial se correlaciona bien con
la carga muscular respiratoria óptima definida por Brochard et al. (32)
Durante la inhalación espontánea normal y sin
asistencia, los músculos respiratorios generan una
presión (Pmus) para superar las presiones elásticas y
resistivas del sistema respiratorio. La presión elástica
(Pel) es el producto de la elastancia del sistema respiratorio (el recíproco de la distensibilidad) y el volumen (V), esto es,
Pel = Ers (cm H2O/L) X V (L)
La presión resistiva (Pres) es el producto de la resistencia total (resistencia del sistema respiratorio más
resistencia del aparato de respiración) (Rtot) y la tasa
de flujo inspiratorio (V), esto es,
Pres = Rtot (cm H2O/L/sec) X V (L/sec)
Los cambios en la presión muscular respiratoria disminuyen a niveles más normales cuando se aplica una cantidad adecuada de PSV (por ejemplo 15 cm H2O) para
descargar parcialmente los músculos respiratorios:
Pmus = (Pel + Pres) – PSV
= (10 cm H2O + 10 cm H2O) – 15 cm H2O
= 5 cm H2O
Durante la descarga parcial, el ventilador esencialmente se convierte en una extensión de los músculos
Es posible visualizar los músculos respiratorios de los
pacientes intubados como si operaran en un continuo.
En un extremo, los músculos están altamente cargados; en el otro, totalmente descargados. Lo primero
predispone a la fatiga, y lo segundo a la atrofia. Civetta invocó el término “falla respiratoria nosocomial
o dependencia iatrogénica del ventilador” para describir la prolongación inadecuada del soporte ventilatorio en las siguientes circunstancias: o bien (1) fatiga
muscular respiratoria causada por aumento de la carga muscular por empleo de un aparato altamente restrictivo, aumento del trabajo fisiológico o soporte ven-
51
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
tilatorio insuficiente, o bien (2) atrofia muscular que
resulta de descargar totalmente los músculos respiratorios por mucho tiempo empleando niveles altos de
PSV, por ejemplo. (18) En caso de fatiga o atrofia, los
músculos respiratorios están débiles y son incapaces
de generar suficiente fuerza, con lo que fallan como
generadores de fuerza y dan lugar a hipoventilación,
hipercapnia e imposibilidad de tolerar el destete, lo
que prolonga el soporte ventilatorio. En esencia, si hay
grave fatiga o atrofia muscular será imposible destetar al paciente del ventilador. Tanto la fatiga como la
atrofia resultan en parte de la falta de monitoreo de la
poscarga muscular. La medición del trabajo respiratorio, esencial para evaluar la poscarga muscular, es
información objetiva que puede usarse para ajustar el
ventilador adecuadamente a fin de suministrar cargas
musculares que no predispongan ni a la fatiga ni a la
atrofia (Fig. 15).
Discusión
Nuestros hallazgos demuestran que es posible calcular la potencia respiratoria (POB, power of breathing) de
manera no invasiva y con razonable exactitud clínica
en pacientes con falla respiratoria por medio de una
red neuronal artificial (ANN,artificial neural network).
Este método obvia la necesidad de insertar un catéter
esofágico con balón, y por ende simplifica enormemente la medición de la POB, en especial durante períodos prolongados. El único instrumental requerido
para la medición de la POBN es un sensor combinado
de presión/flujo situado entre el tubo endotraqueal y
la pieza en Y del circuito respiratorio. Los datos de
presión y flujo obtenidos por este sensor, combinados
con el tiempo, se usan para derivar las variables predictivas empleadas en el modelo ANN (Fig. 4) para la
visualización en tiempo real de la POBN. Mediante
este abordaje, los clínicos no tienen que dedicar demasiado tiempo a asegurarse del correcto funcionamiento de complejos equipos de medición, por lo que pueden concentrarse en interpretar los datos de la POB y
en tratar al paciente. Este abordaje puede representar
una herramienta nueva y de fácil empleo para que los
clínicos obtengan mediciones objetivas de la carga de
trabajo de la musculatura respiratoria del paciente
mientras recibe apoyo ventilatorio.
Tal como se dijo, durante el estudio y durante la respiración asistida mediante ventilación con soporte de
presión (PSV) hubo momentos en que f y VT parecían
correlacionarse con la POB, y otros momentos en que
no. Por ejemplo, en momentos en que se observaba un
patrón respiratorio rápido y superficial, los valores de
POBI y POBN aparecían aumentados y en un rango
fatigante (_15 Joule/min). Por el contrario, cuando f y
VT estaban en rangos clínicamente aceptables, POBI y
52
POBN se hallaban también en rangos razonablemente normales. Si esta respuesta se hubiera observado
en todos los pacientes y todo el tiempo, los datos de
POBN serían innecesarios porque sería posible inferir
las cargas de trabajo muscular respiratorio mediante
la evaluación del patrón respiratorio. También, como
ya se dijo, en la gran mayoría de nuestros pacientes
éste sencillamente no fue el caso. La mayoría de las
veces no hubo relación entre los datos del patrón respiratorio y la POBI o la POBN. En momentos en que
f y VT se encontraban en rangos aceptables, la POB
podía ser inusitadamente alta (_15 Joule/min) o baja
(_4 Joule/min). Ahora bien, con estas afirmaciones
no queremos dar a entender que deban ignorarse los
datos sobre el patrón respiratorio. Por el contrario,
los datos sobre el patrón respiratorio y la contracción
del esternocleidomastoideo suministran información
diagnóstica útil acerca del paciente; estos datos no deben ser ignorados.
Sin embargo, estos datos tienen la limitación de que
no siempre parecen correlacionarse con las cargas de
trabajo de la musculatura respiratoria (POB) de todos
los pacientes y todo el tiempo (20). Recomendamos,
pues, combinar los datos de la POBN en tiempo real
con los datos del patrón respiratorio (f,VT, VE, PetCO2) en una estrategia complementaria para evaluar
las cargas de trabajo de la musculatura respiratoria
en pacientes con falla respiratoria que reciben apoyo
ventilatorio.
La POB del paciente es sólo uno entre muchos factores que influyen sobre la fatiga y la tolerancia, y
asítambién la reserva o la capacidad de respirar del
paciente. Lo importante es la capacidad del paciente
de manejar o tolerar algún nivel de POB. Es necesario utilizar evaluaciones del patrón respiratorio; la taquipnea o las razones f/VT elevadas pueden ser una
representación útil de los sensores de carga del propio
paciente y de su capacidad de tolerar las cargas. La
combinación de la POBN con los datos sobre el patrón
respiratorio parece ser un mejor método de valorar las
cargas de trabajo de la musculatura respiratoria que
usar alguno de los dos aislado.
Los datos sobre la carga de trabajo de la musculatura respiratoria o POBN parecen ser importantes
(21) porque, como sucedió en un estudio de desenlaces clínicos, cuando la carga de trabajo se mantenía
en un rango entre tolerable y normal mediante el uso
de PSV y en combinación con los datos sobre el patrón respiratorio, fue posible destetar a los pacientes
de la ventilación asistida aproximadamente un 50%
más rápido que con los métodos convencionales de
destete (20). Hay que anotar que los autores utilizaron controles históricos a efectos de comparación, y
por ende no pudieron manipular todas las variables
clínicas relevantes capaces de afectar el desenlace del
3 / La carga de la musculatura respiratoria y el trabajo respiratorio
destete. Sin embargo, estos hallazgos pueden tener
implicaciones en cuanto al cuidado del paciente, los
costos y la morbilidad. La prolongación indebida de
la ventilación asistida aumenta la posibilidad de que
aparezcan complicaciones relacionadas con el ventilador, tales como neumonía asociada a la ventilación
mecánica, (22) barotrauma pulmonar, (23) daño de las
cuerdas vocales y estenosis traqueal (24) a causa del
tubo endotraqueal.
La aplicación de las ANN a la medicina clínica no
es un concepto nuevo, y parece bastante difundida
(25). Las ANN han sido aplicadas durante la ventilación mecánica para reconocer los patrones respiratorios durante la respiración espontánea y la PSV (26);
en el análisis de las formas de onda de presión y flujo,
para diferenciar los pulmones normales de los dañados (27); para determinar los ajustes del ventilador en
recién nacidos (28); para identificar anormalidades
respiratorias empleando un monitor de presión para
clasificar los patrones respiratorios en efectivos o inefectivos y para predecir cambios en la saturación arterial de oxígeno (29); para detectar embolismos pulmonares (30); y para evaluar la mecánica del sistema
respiratorio durante la ventilación asistida (31, 32).
Sostenemos que otro uso posible de las ANN computarizadas sería suministrar la base analítica para
evaluar la POB. Una posible limitación de la POBN es
que se trata de una evaluación de la carga total de los
músculos respiratorios. Esto incluye el trabajo elástico
fisiológico necesario para expandir el sistema respiratorio (pulmones y pared torácica) y el trabajo resistivo
fisiológico necesario para vencer la resistencia al flujo
del aire en las vías aéreas bronquiales, más el trabajo
resistivo impuesto por el aparato de respiración, esto
es, el tubo endotraqueal y el circuito y las válvulas del
ventilador (4, 21, 33). Como se describe en este estudio, no es posible diferenciar estos componentes de
la carga de la POBN. Estos datos podrían utilizarse
para determinar las causas del aumento de la carga
de los músculos respiratorios, y ayudar en el destete
y la extubación (34). En resumen, la POB se puede determinar de manera no invasiva mediante una ANN,
sin necesidad de un catéter esofágico con balón. La
POBN puede ser una herramienta con utilidad clínica en el contexto de los factores relacionados con la
dependencia del paciente de la ventilación mecánica,
tales como la tolerancia a la carga y los parámetros del
patrón respiratorio. Es necesario realizar estudios de
desenlace que involucren la POBN antes de considerar su uso en la práctica clínica.
Conclusión
Tal como anota Civetta, es útil dividir el trabajo respiratorio total en tres porciones: (1) una cantidad
equivalente al trabajo respiratorio fisiológico (0.3 a
0.6 Joule/L); el trabajo fisiológico elástico y resistivo
aumentado a causa de anormalidades pulmonares;
y (3) el trabajo resistivo impuesto por el dispositivo
respiratorio, que se sobreañade al trabajo respiratorio.
(18) Un enfoque que se recomienda es que todos los
pacientes con falla respiratoria que estén intubados y
respiren espontáneamente reciban un nivel mínimo
de PSV, lo que reduce el trabajo respiratorio impuesto
a 0. (14) Luego pueden ser necesarios niveles mayores
de PSV para disminuir el trabajo fisiológico anormalmente alto como consecuencia del proceso patológico a niveles normales. (27) Después, a medida que la
condición respiratoria del paciente mejore, puede reducirse el nivel de PSV asegurándose de que el trabajo
respiratorio se encuentre en el rango no fatigante. Al
considerar el destete no debe reducirse el nivel de PSV
a 0 ni a un nivel inferior al requerido para disminuir
el trabajo impuesto a 0. Los músculos respiratorios se
recargan funcionalmente cuando se reduce la PSV a
un nivel inferior al necesario para reducir el trabajo
impuesto por el dispositivo respiratorio a 0. El destete y la extubación pueden demorarse indebidamente,
por la posibilidad de refatigar los músculos respiratorios. También puede quedar el paciente expuesto
a los efectos dañinos de la recarga muscular relacionados con esto, tales como hipercapnia e hipoxemia.
Una forma más sensata de realizar el destete consiste
en disminuir la PSV hasta el nivel que corresponda
a un trabajo respiratorio impuesto de 0, y considerar
la extubación a partir de dicho nivel de PSV, que en
muchos adultos es de aproximadamente 10 cm H2O.
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APUNTES
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4
Energía de la ventilación mecánica:
evolución del concepto de ventilación
protectora
Leopoldo Ferrer Zaccaro, MD, Victoria Roncallo Valencia, Edwin Chapeta, Mauricio Márquez Galindo
Palabras clave: presiones del sistema respiratorio,
ecuación de movimiento, driving pressure, driving pressure transpulmonar, driving power y potencia mecánica
Introducción
Desde el momento en que entendimos que la lesión
pulmonar aguda podría empeorar por decisiones imprudentes en relación con la ventilación mecánica, los
investigadores han buscado los mecanismos y los parámetros clínicos que inician la designada y reconocida lesión pulmonar asociada a la ventilación mecánica
(VILI ventilator-induced lung injury) (1, 2). Los mecanismos por los cuales se produce lesión pulmonar
inducida por el ventilador (VILI) cada vez son mejor
entendidos: el volutrauma es el tipo de lesión que se
genera por un volumen corriente alto, el barotrauma,
se refiere a la lesión ocasionada por presiones elevadas en la vía aérea, el atelectrauma hace referencia a
la lesión debido a la apertura y cierre repetitivo de las
unidades alveolares y el biotrauma representa la liberación de mediadores inflamatorios debido a las estrategias ventilatorias perjudiciales con generación de
citocinas inflamatorias que pueden extender la lesión
más allá de los propios pulmones; generando daño de
órganos distales (3), convirtiendo el pulmón de víctima a victimario.
El hecho que la ventilación mecánica puede empeorar la lesión pulmonar está claramente demostrado
(4) y es ampliamente aceptado en la práctica médica
desde la publicación realizada por el ARDS Network
en el año 2000 (5), quienes demostraron que la ventilación por presión positiva con volúmenes corrientes
bajos (6 ml/kg de peso corporal ideal) con limitación
de la presión meseta a ≤ 30 cm H2O comparado con
volúmenes corrientes altos (12 ml/kg/de peso corporal ideal) resultaron en una disminución absoluta de
mortalidad de alrededor del 9% generando la recomendación de ventilar con volúmenes corrientes bajos limitando la presión meseta a ≤ 30 cm H2O. A pesar
de estos resultados, algunos estudios han demostrado
sobre distensión alveolar regional con presiones mesetas ≤ 30 cm H2O (6) sugiriendo este valor de presión
meseta puede no ser tan seguro. Incluso publicaciones más recientes a la cabeza del grupo de Villar et al.
(7), quienes estudiaron 778 pacientes con síndrome de
dificultad respiratoria aguda moderada a grave y evaluaron el riesgo de muerte hospitalaria en función de
los cuantiles del volumen corriente, la presión positiva al final de la expiración, la presión meseta y la presión de conducción evaluada a las 24 horas después
del diagnóstico de síndrome de dificultad respiratoria. Este grupo identificó un punto de corte de presión
de meseta de 29 cm H2O, por encima del cual un incremento ordinal fue acompañado por un incremento
en el riesgo de muerte (p <0.0000001). Así mismo variables adicionales como la driving pressure o presión
de conducción (Pmeseta-PEEP) han resultado fundamentales en los parámetros de ventilación protectora
(8). En un análisis Pos hoc de 9 ensayos aleatorizados
realizado por Amato et al sugieren que un incremento > 15 cmH2O se asocian mayor mortalidad. Villar
y colaboradores publicaron un resultado de análisis
secundario de los datos existentes de estudios observacionales previamente y documentaron un punto de
corte de driving pressure de 19 cm H2O en el que un
incremento ordinal estuvo acompañado por un incremento en el riesgo de muerte (7); el reflejo mecánico
del concepto de ΔP es fundamentado en el hecho que
si el PEEP se asocia con sobredistensión se reflejaría
en un aumento de su valor y por consiguiente menor
distensibilidad estática. Aproximaciones más recientes del concepto de ventilación protectora advirtiendo
que el VILI no es más que el excesivo estrés y strain
regional/global aplicado al “Baby lung” (9).
Nuestro entendimiento ha progresado a partir de
variables estáticas como el volumen corriente, presión meseta, presión de conducción y estrés/strain,
las cuales tienen un papel innegablemente importante. Sin embargo, las características “dinámicas” de la
ventilación no deben ignorarse y hemos comprendido
que el daño pulmonar requiere energía. Por consi-
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
guiente nuestra atención tomó un nuevo direccionamiento hacia la potencia, entendida como la carga de
energía entregada al pulmón en un lapso de múltiples
ciclos, la cual ha sido una variable relacionada con la
magnitud de la exposición que imparte energía cuantitativa por minuto e incluye todos los factores mecánicos que influyen en la lesión pulmonar inducida
por el ventilador (2). Es por esto que evolucionando
el concepto de ventilación protectora, Gattinoni y su
grupo argumentan que el VILI no es más que el exceso de potencia mecánica (10) (término conocido como
ERGOTRAUMA) (11) aplicada sobre una superficie
pulmonar heterogénea (Figura 1) (12).
En este documento revisaremos la energética del riesgo de la lesión pulmonar asociada a la ventilación mecánica y todos sus componentes (presiones de conducción
“presiones driving”, potencia mecánica, driving power).
1973
Barotrauma
1988
1997
Volutrauma
Atelectrauma
(biotrauma)
2016
Ergotrauma
Figura 1. Evolución del concepto de lesión pulmonar asociada a la ventilación mecánica. Tomado de Ann Transl Med 2017;5(14):286 (11).
Conceptos físicos: definiciones y
relaciones
Es importante resaltar que conceptos de la potencia
mecánica son analogías de teorías con la electricidad.
La presión corresponde al voltaje, el flujo al amperaje, y potencia dentro del ciclo al vataje (cantidad de
vatios que actúan en sistema eléctrico). En el lapso de
múltiples ciclos que ocurren dentro de un período de
tiempo fijo, la carga de energía acumulada (potencia)
es análoga a kilovatio/hora (2).
Conceptos de la termodinámica y de trabajo
respiratorio (13)
•
•
•
•
•
60
Volumen: Área x longitud
Presión: Fuerza/Área
Fuerza: Masa x Aceleración
Trabajo: Fuerza x Distancia o Trabajo respiratorio:
ʃ P dV (50)
Energía: Capacidad para realizar un trabajo
•
Potencia: Velocidad con la que se realiza un trabajo
Potencia: [Presión x (Volumen/Tiempo)]
Unidades utilizadas: Energía (Joules)
Potencia Joules/min (Watt)
El trabajo mecánico respiratorio se logra cuando el
pulmón se mueve en respuesta a una fuerza no balanceada, que no tiene oposición, generando un gradiente que acelerará la masa del tejido y promoverá un
desplazamiento, este gradiente puede ser eliminado
por fuerzas opuestas como fricción y elastancia.
La energía mecánica se puede definir como la capacidad de producir un trabajo mecánico, el cual posee
dos formas de energía mecánica que son la energía
cinética y la energía potencial (estática). La energía
existente en el universo es constante, es decir, su cantidad total no aumenta ni disminuye y es susceptible
de transformarse (14).
Conceptos derivados de la física nos dan definiciones acerca de los tipos de energía mecánica:
• Energía cinética: El trabajo realizado por fuerzas que
ejercen su acción sobre un cuerpo en movimiento
• Energía potencial elástica (estática): Es la energía
almacenada que resulta de aplicar una fuerza para
deformar un objeto elástico. La energía queda almacenada hasta el retiro de la fuerza y el objeto
elástico regresa a su forma original, haciendo un
trabajo en el proceso. Las presiones que no mueven
el pulmón, por ejemplo, Presión meseta (Pplat) y
presiones positivas al final de la espiración (PEEP),
no realizan trabajo ni gastan energía, sino que lo
almacenan como energía “potencial” (13).
Es importante resaltar las transiciones o transformaciones de la energía mecánica; la energía cinética
puede deformar o dañar una estructura, superar la
fricción para producir calor o convertirse en energía
potencial, mecanismos que son aplicados a la teoría
de la energética del VILI (13).
En la definición del trabajo realizado por una fuerza, no se considera el tiempo. La potencia nos expresa
la rapidez con que se realiza un trabajo, por eso se expresa en unidades Joules/min (Watt) (14).
Presiones en el sistema
respiratorio
Gradientes y presiones del sistema
respiratorio (15)
Hay cuatro presiones básicas:
• Presión de apertura de la vía aérea (Pawo): Es la
presión aplicada en la apertura de la vía aérea
(Boca o Tubo del paciente). En respiración espontánea esta presión es cero o atmosférica.
4 / Energía de la ventilación mecánica: evolución del concepto de ventilación protectora
•
•
•
Presión de superficie corporal (Pbs): Está representada por la presión atmosférica a menos que el
paciente este sometido a una presión negativa o a
una cámara hiperbárica.
Presión pleural (Ppl): Presión dentro del espacio
pleural. Durante la respiración espontánea es en
promedio de -5 al final de una espiración y -9 al
final de la una inspiración.
Presión alveolar: Es la presión a nivel intrapulmonar y es la que se transmite al espacio pleural.
Estas presiones generan cuatro gradientes (ver figura 2):
• Gradiente a través de la vía aérea (PTA): Es la diferencia de presión entre la presión de apertura de
la vía aérea y la presión alveolar. Este gradiente es
necesario para vencer la resistencia de la vía aérea. Representa una tercera parte de la ecuación
de movimiento.
• Gradiente transtorácico (PTT): Es la diferencia entre la presión alveolar y la presión de superficie
corporal total. Representa el gradiente para expandir la cavidad torácica
• Gradiente transpulmonar (PL o PTp): Es la diferencia entre la presión alveolar y la presión pleural,
es la presión de distensión alveolar. Este gradiente
representa la presión de apertura alveolar.
• Gradiente transrespiratorio (PTR): Es la diferencia
entre la presión de apertura de la vía aérea y la
presión de superficie corporal total, Esta es la presión necesaria para abrir la vía aérea y los pulmones de un paciente.
Resistencia, distensibilidad y elastancia (15)
Teniendo en cuenta lo anterior, para generar un flujo de gas en todo el sistema respiratorio se requiere
un gradiente de presión, representado por la (PTR).
Esta presión debe vencer la elastancia (oposición a la
deformación de un tejido o capacidad de volver a su
estado original) y vencer una resistencia (dada principalmente por la vías respiratorias de conducción).
La resistencia está determinada por la Ley de Ohm:
R = ΔP⁄ F
R = (PTA) ⁄ F
R = Presión pico – Presión meseta
Flujo
Valor normal para pacientes ventilados es aproximadamente 6 cm H2O/(L/s)
La distensibilidad es la capacidad de un tejido para
expandirse y se define como cambio de volumen en
relación a un cambio de presión en la vía aérea. En
ventilación mecánica existen dos tipos de distensibilidad: La estática (la cual se mide en condiciones de el
flujo en la vía aérea es nulo en una pausa inspiratoria)
y la dinámica.
Distensibilidad
dinámica (Cd)
=
Volumen corriente
Presión
Presión
–
alveolar
pico
Valor normal para pacientes ventilados es aproximadamente 40 a 50 mL/cm H2O.
Paw
Distensibilidad
estática (Cs)
Pawo
=
Volumen corriente
Presión
Presión
–
alveolar
meseta
Ptr
Pta
Pbs
Pw o Ptt
Palv
PA
PL o PTP
Ppl
Pawo: presión apertura vía aérea
Palv: presión alveolar
Ppl: presión intrapleural
Pbs: presión superficie corporal
Paw: presión vía aérea (= Pawo)
PL o PTP: Presión transpulmonar (PL = Palv-Ppl)
Pw o Ptt: Presión transtorácica (Palv-Pbs)
Pta: Presión trans-vía aérea (Paw-Palv)
Figura 2. Esquema de presiones de la vía aérea. Tomado y modificado
Pilbeam´s Mechanical Ventilation Physiological and Clinical Aplications.
Sixth edition (15).
Valor normal para pacientes ventilados es aproximadamente 40 a 50 mL/cm H2O.
La elastancia, en el parénquima pulmonar es la tendencia de los pulmones a su posición de reposo (tendencia a colapso) y es el inverso de la distensibilidad.
Elastancia =
1
C
Por supuesto, para hablar de las presiones en el sistema
respiratorio debemos mencionar la ecuación del movimiento, propuesta por primera vez por Rohrer en 1916
y basada en la tercera ley de Newton (16), esta constituye la teoría fundamental de la mecánica respiratoria,
caracteriza las fuerzas mecánicas y proporciona la base
matemática para las mediciones estáticas en la práctica
61
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Ptot (Pvent + Pmus) = Pel + Pres (1)
Las fuerzas de oposición, elástica y resistiva son vencidas por volumen y por flujo, respectivamente. Adicionalmente, es conveniente destacar que el PEEP intrínseco ofrece resistencia, de tal manera que la ecuación del movimiento se expresaría así:
Ptot (Pvent + Pmus) = Esr x ΔV + Rsr x Flujo +
PEEPtot (2)
Entendiendo la elastancia como el inverso de la distensibilidad (1/C), reemplazando la ecuación:
Ptot (Pvent + Pmus) = V / C x ΔV + Rsr x Flujo +
PEEPtot (3)
Donde Ers Elastancia del sistema respiratorio (inverso
de la distensibilidad: C), ΔV es el volumen corriente y
Rsr es la resistencia del sistema respiratorio. Teniendo
en cuenta que el V=∫Flujo dt (dt = tiempo) y considerando que a un flujo constante la presión de conducción del volumen corriente es multiplicada por ½
Marini (13) reescribe la ecuación del movimiento de la
siguiente manera:
Ptot = Flujo x R + ∫ Flujo dt /2C + PEEPtot (4)
Fundamentados en la ecuación número (3), podemos
observar que uno de los principales determinantes de
las presiones respiratorias es la relación V/C, la cual es
la fórmula de presión de conducción “Driving pressure”. Esta relación entre el volumen corriente y la distensibilidad del sistema respiratorio puede considerarse
como un sustituto del strain pulmonar. La presión de
conducción se puede calcular como la diferencia entre
la presión meseta o plateau y la PEEP (Figura 3).
(ΔP= PPlat – PEEP) (5) (19).
Esta definición es independiente de la modalidad
ventilatoria, ya sea en ventilación controlada por volumen (VCV), o durante ventilación controlada por
presión (VCP).
62
PIP
Presión (cm H2O)
clínica. Durante la ventilación mecánica, tanto el ventilador (Pvent) como los músculos respiratorios (Pmus)
pueden aplicar presiones al sistema respiratorio. La
suma de las presiones aplicadas es igual a la suma de
las presiones opuestas; es decir, la presión de retroceso
elástico (Pel), la presión de resistencia al flujo (Pres) y
la presión inercial (17). Se admite que para frecuencias
respiratorias inferiores a 1 Hz (60 resp/min) el componente debido a la inercia del sistema es despreciable,
por lo que se suele desestimar (18).
Presión de
conducción
(presión
plateau PEEP)
Plateau
PEEP
Tiempo
Figura 3. ΔP “Driving pressure” o presión de conducción es la diferencia
entre Pplat y PEEP, y se correlaciona con la relación entre Volumen corriente y la distensibilidad del sistema respiratorio. Adaptado de Restrepo Clin Chest Med 37 (2016) 615–63220
Durante VCV, la ∆P es una variable derivada y su
valor depende del volumen corriente y de la elastancia de la pared torácica. En ausencia de hipertensión
abdominal, la ∆P se acerca bastante a la presión transpulmonar y, en ausencia de actividad ventilatoria del
paciente, siempre será superior a ésta. Así, la ∆P tiene
relación directa con el volumen corriente y la presión
transpulmonar; por tanto, su importancia radica en
que es una medida de control (o límite) de las presiones aplicadas sobre la vía aérea para prevenir el daño
asociado a la ventilación.
Soportado en el concepto donde la presión de distensión representaría una mejor relación entre el volumen tidal y el tamaño pulmonar funcional (ΔP= Vt/
Cst), Amato y colaboradores formularon la hipótesis
de que esta variable podía predecir mejor el riesgo
de sobredistensión y en consecuencia de muerte (21).
Este estudio sugiere que el VT normalizado al tamaño del pulmón funcionante (en lugar del tamaño del
pulmón predicho para sujetos normales sanos) sería
un índice más fuertemente asociado a la sobrevida en
comparación con los valores de VT o PEEP. Este hallazgo podría explicar por qué otros estudios fueron
incapaces de demostrar mejoría de la sobrevida con el
incremento de la PEEP (22-24).
Una posible explicación a este fenómeno radica en
los mínimos cambios en la presión de conducción en
dichos estudios, todos los estudios posteriores al del
ARDS network, por lo que utilizaron Vt de 6 mL/kg
IBW, produciendo ∆P bajas y similares en los grupos
de alto y bajo PEEP, no siendo lo suficientemente importantes para producir una diferencia en la mortalidad. El estudio de Amato evidenciaría cómo los incrementos de PEEP solo serían “protectores” cuando
resultan en un cambio de la mecánica respiratoria, demostrado por la posibilidad de brindar el mismo VT
con menor ΔP. Villar y colaboradores recientemente
publicaron un resultado de análisis secundario de los
datos existentes de estudios observacionales previamente informados con una muestra de 778 pacientes
con síndrome de dificultad respiratoria aguda mode-
4 / Energía de la ventilación mecánica: evolución del concepto de ventilación protectora
rada a grave y documentaron que un valor de corte
de presión de meseta de 29 cm H2O, por encima del
cual un incremento ordinal fue acompañado por un
incremento en el riesgo de muerte y un valor de corte
de driving pressure de 19cm H2O, en el que un incremento ordinal estuvo acompañado por un incremento
en el riesgo de muerte (7).
Los hallazgos de Amato y su grupo son de importancia fundamental. El ajuste del PEEP basado en una
presión de conducción más baja, preferiblemente menos de 15 cm H2O, sería una forma racional de brindar
soporte ventilatorio con parámetros ventilatorios más
fisiológicos.
Resultaría lógico, a falta de una precisa relación entre estrés/strain y a falta de medición de la presión
transpulmonar, considerar limitar el volumen corriente para evitar presiones de conducción mayores
a 15 cm H2O, pues la ΔP representa el volumen corriente ajustado a la distensibilidad del paciente (25).
Existen varias medidas disponibles para limitar
la ΔP tales como el uso de relajantes musculares, la
posición prona, disminución del espacio muerto, la
extracción extracorpórea de CO2 y el uso del ECMO.
El reclutamiento eficiente del pulmón y la titulación
adecuada del nivel de PEEP también se asocian a una
disminución de ΔP.
A pesar de estos resultados prometedores, hasta la
actualidad no se ha podido establecer una causalidad
entre la presión de distensión y el desarrollo de lesión
pulmonar inducida por el ventilador. Los resultados
prometedores de estudios observacionales, como el de
Amato, no necesariamente se replican en los ensayos
clínicos. La observación de un perfil fisiológico en los
supervivientes no significa que una intervención dirigida a lograr ese perfil reducirá la mortalidad. Existen
numerosos ejemplos de estudios observacionales en
paciente críticamente enfermos que han identificado
predictores independientes de mortalidad, como hipoalbuminemia, anemia y suministro de oxígeno, que
no demostraron ningún beneficio (o incluso daño)
cuando se manipularon en ensayos clínicos.
Además, las variables fisiológicas (por ejemplo, VT,
Pplat y PEEP) están interrelacionadas en formas muy
complejas. Por ejemplo, un paciente reclutable experimentará una reducción de Pplat para un VT dado, esta
“reclutabilidad” puede estar asociada con una mortalidad más baja, independiente del manejo ventilatorio
dado. Sin embargo hay limitantes en pacientes con alteración de la distensibilidad de la caja torácica como es
el caso de pacientes obesos; un estudio retrospectivo de
362 pacientes en un solo centro recolectó todos los pacientes con SDRA ingresados ​​consecutivamente en una
UCI médica-quirúrgica sin encontrar evidencia de relación entre driving pressure y mortalidad a 90 días en
pacientes obesos con SDRA. (HR 0.99 IC 0.93–1.06) (26).
Es por esto que se desarrollaron subsecuentes refinamientos al concepto de ΔP fundamentados en
estrés pulmonar. El estrés pulmonar es un concepto
básico definido por fisiólogos en 1960 y durante mucho tiempo fueron pasados por alto hasta el editorial
publicado en 1992 por Lachmann del departamento
de anestesiología de la universidad de Rotterdam
quien en su editorial “Open up the lung and keep the
lung open” quien expresó su punto de vista acerca del
entendimiento de los mecanismos de lesión pulmonar
y la importancia de la presión transpulmonar en la
apertura de unidades alveolares (27).
El estrés pulmonar es la distribución de las fuerzas
internas por unidad de área, inducida por una fuerza
externa aplicada a un material específico concordando con presión transmural alveolar, por tal motivo se
podría utilizar la presión transpulmonar (PL) como
un subrogado (28).
PL = Paw − Ppl (6)
Paw es presión de la vía aérea en una pausa inspiratoria (Pplat) y
Ppl es la presión pleural.
El monitoreo de la presión esofágica (Pes) como reflejo
de la presión pleural permite la titulación de ventilación mecánica controlada y asistida para lograr configuraciones de protección personalizadas y facilita la
detección de la asincronía paciente-ventilador, apoyando así diagnósticos e intervenciones específicas (29). El
enfoque fundamentado en PL ha demostrado mejorar
significativamente la oxigenación y una tendencia hacia la reducción mortalidad (30). Aunque aún falta evidencia más sólida para demostrar que la presión transpulmonar se asocia a disminución de la mortalidad, es
razonable utilizar la Pes en casos donde la elastancia de
la pared torácica esta aumentada (obesidad, hipertensión intrabdominal, embarazadas, ascitis) y las presiones comunmente medidas están altas, sin reflejar, de
manera certera las presiones intralveolares.
Aproximaciones alternativas a la PL ponen de manifiesto que la PL se calcula en función de la constante
de elastancia pulmonar (K); En humanos, la K cual
tiene un valor aproximado de 13,5 cmH2O, siendo
igual tanto en pacientes sin patología pulmonar como
en el “Baby lung”, lo que respalda el concepto referente a que el “Baby lung” no es rígido, sino que es un
pulmón pequeño y saludable (9) multiplicado por el
strain global (31).
PL = K × (VT/CRF) (7)
Teniendo en cuenta que en el ser humano en promedio la capacidad pulmonar total (CPT) es 80 cc/kg y
la capacidad residual funcional (CRF) es aproximada-
63
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
mente 35 cc/kg, podemos hallar el volumen corriente
máximo para llegar a la CPT. Rahaman (32) en una
publicación desarrolla la fórmula:
PL = 13.5 × (80-35/35)
PL = 13.5 × 1.3 = 17 cmH2O
Interesantemente, vemos dos números relevantes al
desarrollarla:
El primero, es que la PL máxima para llegar a un
volumen corriente cercano a la CPT es 17 cmH2O, de
tal manera que no parece coincidencia que la driving
pressure tenga un valor máximo de 15 a 18 cmH2O, y
no parece descabellado considerar que PL > 17 llevarán el límite más allá del punto en el cual se romperán
los enlaces de colágeno.
El segundo número tiene que ver con la relación de
la CPT en función de la CRF y es 1.3, la cual pone de
manifiesto la deformación, el “strain” (ver concepto
más adelante en este capítulo); y no parece coincidencia que el punto donde el strain global se asocia a VILI
sea > 1.5 (33, 34) (Figura 4).
La driving pressure transpulmonar (ΔP transpulmonar) es diferencia entre la presión transpulmonar
al final de la inspiración y al final de la espiración tras
una pausa inspiratoria y espiratoria respectivamente,
la cual puede representar de forma más precisa el es-
trés pulmonar, excluyendo cualquier contribución de
la pared torácica (Figura 5).
Δp transpulmonar = (PL al final de la inspiración –
Presión PL al final de la espiración) (8)
En apoyo de esta idea, la reducción de la ΔP transpulmonar fue mayor en un grupo guiado por presión
esofágica cuando se comparó con el control, y esta reducción fue mayor en los sobrevivientes que en los no
sobrevivientes, mientras que la Δp (en vía aérea) fue
similar en ambos grupos (36).
Por ende, la presión de conducción, sería uno de los
conceptos a ser tomados como generador de hipótesis, requiriendo ser comprobadas en futuros ensayos
clínicos y quizás mostrando su real importancia no
como una variable suficiente por sí misma para explicar y prevenir la VILI, sino como parte de una ideas
más amplia involucrando muchas otras variables de
no menor relevancia (37).
Si bien estas presiones de conducción juegan un
papel importante como estrategias de ventilación
protectora, aun así tienen limitaciones. La ΔP puede
subestimarse durante esfuerzos respiratorios espontáneos puesto que en presencia de esfuerzo espontáneo, se combinan dos tipos diferentes de presión
en el sistema respiratorio: la presión positiva de la
2,0
PL
peligrosa
Posible estrés
durante ruptura
Strain pulmonar
1,5
1,0
0,5
0,0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
Estrés pulmonar (cm H2O)
Figura 4. Relación entre Strain global (VT/CRF) en función del estrés pulmonar. Al duplicar la CRF el estrés llega a 13 y el strain de
1, al llevar el estrés a un volumen cercano a la capacidad pulmonar total se genera un estrés de 17 y un Strain de 1.5 conllevando
una zona de mayor riesgo de ruptura por estrés y VILI por strain (35). Adaptado y modificado de Gattinoni L, Marini J, et al. The
future of mechanical ventilation: lessons from the present and the past. Crit Care. 2017:1-11
64
4 / Energía de la ventilación mecánica: evolución del concepto de ventilación protectora
Pausa espiratoria
Pausa inspiratoria
Presión de la vía aérea (cm H2O)
Presión esofágica (cm H2O)
Presión transpulmonar (cm H2O)
Volumen (ml)
Figura 5. Gráficas escalares de presión y el cambio de volumen. La presión de la vía aérea (Pvía aérea) es la presión total del sistema
respiratorio, la presión esofágica (Pes) es una estimación de la presión de la pared pleural. La presión transpulmonar (PL) se calcula como
Pvía aérea - Pes. La ΔP del sistema respiratorio es (presión meseta- PEEP), presión de conducción de la pared torácica (ΔPCW) es la diferencia entre Pes al final de una inspiración tras una pausa inspiratoria - Pes al final de la espiración tras una pausa espiratoria y la presión
de conducción transpulmonar ΔPL es la diferencia entre presión PL tras una pausa inspiratoria - PL tras una pausa al final de la espiración
tomado y adaptado de Intensive Care Med. 2016;42(8):1206-1213.
vía aérea (Pplat y PEEP) aplicada por el ventilador y
la oscilación negativa en la presión pleural generada
por los músculos respiratorios. En este caso, la presión de conducción verdadera a través del sistema
respiratorio debe calcularse como (Pplat - PEEP +
ΔPpl); por lo tanto, el esfuerzo espontáneo preservado en el SDRA grave aumentaría considerablemente
la presión de conducción verdadera y es probable
que una mayor presión de conducción debido al esfuerzo espontáneo adicional se asocie con una mayor
lesión pulmonar (38). Adicionalmente, estas presiones de conducción no relacionan el flujo, la velocidad
del flujo, la frecuencia y la heterogeneidad mecánica
pulmonar, los cuales son elementos que involucra la
potencia mecánica y están asociados al desarrollo de
VILI.
Flujo y su contribución a la lesión pulmonar
inducida por el ventilador (VILI)
Para entender el flujo como elemento de importancia
para contribución al VILI es necesario conocer el concepto de strain y tasa de strain.
Concepto de strain y tasa de strain
El Strain es definido como el cambio en la dimensión
lineal sobre la forma inicial tras aplicar una fuerza externa. Aplicándolo a la fisiología alveolar es la
deformación causada por el estrés (28). Si el pulmón
fuera una estructura homogénea donde al someterse
a una fuerza externa (estrés) las fuerzas se distribuyeran simétricamente y la deformación (Strain) seria
proporcional y simétrica; sin embargo, en condiciones
normales el pulmón es heterogéneo y se mueve en
distintos niveles de distensibilidad de acuerdo a la influencia de la gravedad, la magnitud de esta deformación es conocida como ateletrauma y es representada
físicamente por el Strain (39). Hay tres tipos de Strain:
strain dinámico, estático y el global (40).
En su propuesta original, el grupo de Gattinoni utiliza la CRF, sin embargo otros autores han utilizado el
volumen pulmonar al final de la espiración VPFE (endexpiratory lung volume [EELV]), en presencia de PEEP
(34, 41). La diferencia entre ambas mediciones viene
dada por los umbrales de seguridad y el ajuste de los
cálculos en presencia de PEEP, los cuales una vez son
superados se asocian a VILI por deformación excesiva.
65
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Strain global =
Volumen corriente + VPEEP
Strain global =
CRF
=
Strain dinámico =
Volumen corriente
+
Strain estático =
VPEEP
CRF
Volumen corriente
VPFE
Hay que tener en cuenta que no solo la excesiva deformación se asocia a daño pulmonar, sino también la
velocidad a la que esta se realiza. Teniendo en cuenta que el principal determinante de la velocidad de
deformación en el sistema respiratorio es el flujo, un
valor programado innecesariamente excesivo es un
factor de riesgo para VILI (42).
Estudios realizados en animales, demuestran que
limitar el flujo pico inspiratorio (43) e incluso el flujo
pico espiratorio, está asociado a menor lesión pulmonar. Se han investigado modos ventilatorios, como la
espiración controlada por flujo, que mantiene un flujo
disminuido durante toda la espiración, prolongando
la fase de flujo cero y el tiempo espiratorio total, con
el objetivo de reducir el colapso aéreo y la formación
de edema atenuando la lesión pulmonar en modelos
experimentales (44).
Potencia mecánica
En los últimos años ha crecido el interés por descifrar
en su totalidad los factores necesarios para que se presente la lesión pulmonar inducida por el ventilador.
Sin embargo, los estudios que investigan éstos mecanismos de lesión pulmonar, se han enfocado principalmente en componentes aislados del ciclo ventilatorio, como el volumen corriente, la presión transpulmonar y la presión de conducción (driving pressure).
En el 2016, Gattinoni y cols, publican una nueva visión acerca de las causas de VILI relacionadas con el
ventilador y las unifican en una sola variable: la potencia mecánica (45). Según esta visión, cada componente de la ventilación mecánica previamente conocido
como agente etiológico de VILI (volumen corriente,
presión de conducción, frecuencia respiratoria y flujo)
más el PEEP (considerado principalmente protector),
contribuyen con diferente magnitud, a la potencia
mecánica entregada por el ventilador al sistema respiratorio. En palabras más simples, a partir de la ecuación del movimiento, ellos desarrollaron una ecuación
que permite calcular la potencia mecánica con ciertas
variables ventilatorias fáciles de obtener. Adicional-
mente, proponen que la ventaja de esta descripción
matemática de la potencia mecánica es que permite la
cuantificación de la contribución relativa de sus diferentes componentes (46).
Derivación de la ecuación de la potencia
mecánica
1. Ecuación del movimiento: De acuerdo a esta ecuación (con la adición del PEEP), en cualquier momento, la presión en todo el sistema respiratorio
es igual a:
P = EL x ΔV + R x F + PEEP
P = Presión
EL = Elastancia
V = Volumen
R = Resistencia
F = Flujo
PEEP = Presión positiva al final de la espiración
2. Energía por respiración: Se puede calcular la energía que debe ser aplicada al sistema respiratorio
para incrementar su volumen, multiplicando cada
componente de la ecuación del movimiento por la
variación de volumen.
Erespiración = ΔV x ΔV x EL x 1 + ΔV x R x F + ΔV x PEEP
2
1
(1 + I : E)
x R + ΔV x PEEP
Erespiración = ΔV2 x EL x + RR x
2
60 x I : E
Si se expresa el volumen en litros y las presiones
en cmH2O, su producto multiplicado por 0.098
será expresado en Julios.
3. Ecuación de la potencia mecánica: la potencia mecánica, expresada en julios/min, resulta de multiplicar la energía por respiración por la frecuencia
respiratoria
Potencia = 0.098 x RR x ΔV2 x
66
CRF
1
(1 + I : E)
x EL + RR x
x R + ΔV x PEEP
2
60 x I : E
4 / Energía de la ventilación mecánica: evolución del concepto de ventilación protectora
En la figura 6 se muestra la descripción gráfica de la
energía que debe ser aplicada al sistema respiratorio
con el objetivo de incrementar su volumen por encima
del volumen de reposo.
• Energía por respiración en ZEEP (Zero end expiratory
pressure): es el producto del valor absoluto de presión (P) por la variación del volumen (ΔV), P x ΔV.
Así cuando PEEP es cero, la energía para compensar en retroceso elástico será el área del triángulo
grande (morado y naranja) que es ½ x Pplat x ΔV.
• Energía por respiración con PEEP: cuando el PEEP
es aplicado, la energía para alcanzar el volumen
del PEEP (ΔVPEEP) es igual al área triángulo pequeño (amarillo), ½ x PEEP x ΔVPEEP. Pero esta
energía solo se necesitará una vez, cuando el PEEP
es aplicado. Sin embargo, en presencia de PEEP,
más energía es necesaria para inflar el pulmón, y
su valor resulta hallando el área del trapezoide
(morado).
• Energía por respiración para el movimiento de gas: es
cercana al área del paralelograma (en verde), en
el cual un lado es (Ppico-Pplat) y el otro lado es
el ΔV.
de conducción y la frecuencia respiratoria afectan de
forma exponencial la potencia mecánica, mientras que
el PEEP lo hace de manera lineal.
Una vez más, el grupo de Gattinoni y Cressoni realiza
un estudio experimental, en el cual busca hallar un umbral de potencia mecánica para el desarrollo de VILI. En
este estudio realizado en animales, encontró que todos
aquellos que eran ventilados, aplicando una potencia
mecánica por encima de 12 julios/min, desarrollaban
VILI, con una relación significativa entre la potencia y el
incremento del peso pulmonar (edema), elastancia pulmonar y disminución de la PaO2/FiO2 (47).
De forma interesante, Güldner, introduce el término “intensidad” a la fisiopatología del VILI, el cual
representa la relación o normalización de la potencia
mecánica al área de superficie pulmonar. Así, para
una potencia determinada, la intensidad será mayor
si esta se aplica en áreas más pequeñas y de igual forma, la potencia será mayor si se aplica en la interfase
de regiones pulmonares con diferentes propiedades
mecánicas (48).
Fundamentado en los valores individuales de la
potencia mecánica y teniendo en cuenta que la mayor
influencia en el VILI esta relacionada con la energía
necesaria para vencer la resistencia elástica en una
unidad de tiempo y realizando una asociación con
En cuanto a la contribución de cada componente, encontraron que el volumen corriente, el flujo, la presión
Ecuación de la potencia mecánica
1200
Volumen corriente
Volumen (mL)
1000
o
ic
m
800
o
ic
t
ás
El
600
ná
di
o
iv
st
si
Re
Volumen PEEP
400
o
ic
át
o
ic
200
t
es
t
ás
El
0
0
5
10
15
20
PEEP
25
30
Pplat
35
Ppico
Presión (cm H2O)
Figura 6. Esquema de energía que debe ser aplicada al sistema respiratorio con el objetivo de incrementar su
volumen por encima del volumen de reposo
67
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
la ecuación del movimiento donde el término (VT /
C)=ΔP también tiene un valor significativo en relación
a pronóstico, se esta instaurando la importancia del
ΔP, enfatizándose en la frecuencia con que se repite
tales excursiones. Es por esto que se viene acuñando
el término de Driving power o Potencia de conducción, el cual podría ser sujeto de investigaciones que
validen su importancia clínica.
Driving Power = (f × VT × DP)/10C = (DP × VE)/10C
(9)
A pesar de toda esta investigación, la base mecánica
que inicia el daño pulmonar permanece inconclusa, a
tal extremo que la energía administrada por unidad de
tiempo, la potencia mecánica, parece no ser suficiente
para generar VILI, sino su interacción con la excesiva
heterogeneidad del parénquima pulmonar (49).
Conclusiones
Los mensajes para llevar que se derivan de esta revisión son encaminados hacia los “nuevos” determinantes de VILI y el avance de conocimiento en función de una mejor definición de ventilación protectora
(2) (Figura 7).
Restringir FR y
flujo
VT bajo
PL inspiratoria
< 20
Strain bajo
Hipercapnia
permisiva
ΔP < 15
Evitar PEEP
innecesariamente
alto
Pplateau
< 28 cm H2O
FiO2 más baja
posible
Ventilación protectora =
limitar energía de la VM a lo
mínimo posible
¿Driving power?
Figura 7. Mantener presiones meseta y de conducción dentro de límites seguros, restringir la dosis de energía y su exposición mediante la reducción
de la frecuencia respiratoria y ventilación minuto, moderar los flujos inspiratorio, espiratorio y evitar aumentar la potencia mecánica, utilizando
PEEP innecesariamente alto.
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APUNTES
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5
Interacción corazón-pulmón: relación
hemodinámica y respiratoria
Mauricio Márquez Galindo, MD; Victoria Roncallo, MD;
Leopoldo Ferrer, MD
Introducción
El objetivo del sistema cardiorrespiratorio es garantizar una adecuada homeostasis corporal manteniendo
adecuado aporte de oxígeno en relación con su consumo (1). Los sistemas cardiovascular y respiratorio
están trabajando estrechamente bajo sistemas de presión dentro de una cámara -el tórax-. Esto genera consecuencias hemodinámicas denominadas en su conjunto interacción corazón-pulmón, las cuales pueden ser
triviales en respiración espontánea de sujetos sanos,
pero que pueden cobrar gran importancia cuando se
aplica o se retira la ventilación con presión positiva en
pacientes críticamente enfermos (2).
Este capítulo se enfoca en los efectos de las intervenciones respiratorias y sus efectos asociados entre
las presiones torácicas y cardíacas. Asimismo, abarca
la compleja interacción entre la presión torácica, sus
efectos sobre el retorno venoso (RV), la vasculatura
pulmonar y los ventrículos derecho e izquierdo, cuyos efectos ventilatorios son recíprocos entre sí.
Fundamentos fisiológicos
Presiones en el sistema respiratorio: 3 presiones son generadas por la presencia de aire en el sistema respiratorio y varían durante la respiración:
• La presión alveolar en la ventilación espontánea, es
cero al final de la inspiración y espiración en condiciones normales, pero es negativa durante la
inspiración y positiva durante la espiración. En la
ventilación mecánica, la presión alveolar se vuelve
positiva durante todo el ciclo respiratorio, siendo
máxima al final de la inspiración.
• La presión intratorácica normalmente es negativa
durante todo el ciclo respiratorio en la ventilación
espontánea, lo que facilita el RV sistémico. En
ventilación mecánica, se vuelve positiva durante
gran parte del ciclo respiratorio, especialmente
cuando se aplica una presión positiva al final de
la espiración (PEEP).
Finalmente, la presión transpulmonar (PTP) representa la presión de distensión del pulmonar y
se calcula como presión alveolar menos presión
pleural (Figura 1) (3).
•
a. Respiración
espontánea
0
0
b. Respiración
mecánica
+7
I
E
E
I
I
-6
+I
I
E
I
Presión
pleural
+6
+6
0
E
Presión
alveolar
E
+3
I
E
Presión
transpulmonar
Figura 1. Representación de las presiones en el sistema respiratorio. a)
Respiración espontánea y b) respiración en soporte ventilatorio mecánico.
Presión transmural: es la diferencia de presión entre
el interior y exterior de una cámara. Se calcula como la
presión intracavitaria menos la presión circundante (3).
Efectos sobre RV y el
ventrículo derecho (VD)
El flujo se altera con frecuencia durante la enfermedad crítica, y la mayoría de las intervenciones terapéuticas realizadas en pacientes críticamente enfermos van encaminadas a aumentar el gasto cardíaco.
Para entender la gran sensibilidad del flujo a todas las
perturbaciones que ocurren en un paciente crítico, es
útil enfocarse en los determinantes del RV; es decir, la
cantidad de sangre que regresa al VD, necesariamente igual al gasto cardíaco. Guyton proporcionó una
descripción directa de los determinantes de RV y afir-
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
mó que este es proporcional al gradiente de presión
promedio entre las vénulas pequeñas (origen de las
venas) y la aurícula derecha (donde se drena toda la
sangre venosa), y está inversamente relacionado con
la resistencia venosa (RV).
La presión de conducción para el RV es denominada presión sistémica media (PSM) y el principal opositor es la presión de la aurícula derecha. Por lo tanto,
la ecuación que rige el RV se describe de la siguiente
manera (3, 4):
RV =
PSM-PAD
RV
PAD: presión auricular derecha.
Durante la respiración espontánea, la presión intratorácica negativa es traducida a las cámaras cardíacas
y genera una caída en la PAD, reduce la impedancia
al flujo sanguíneo al VD y favorece el RV sistémico.
El inicio de la ventilación con presión positiva (invasiva o no invasiva) aumenta la presión intratorácica,
la cual se transmite al corazón derecho (es decir, aumento de la PAD), que resulta en una disminución
del RV sistémico. Este efecto es más prominente en
situaciones de aumentos significativos en la presión
intratorácica y/o disminuciones en el volumen intravascular. En resumen, la ventilación por presión positiva (VPP) aumenta la presión intratorácica media, aumenta la resistencia vascular pulmonar (RVP) (como
se muestra más adelante en este capítulo) y reduce el
rendimiento ventricular derecho, lo que disminuye la
precarga ventricular derecha (efectos recíprocos de
los encontrados durante la inspiración en el ventrículo izquierdo [VI]) (5, 6).
Interdependencia ventricular
Los cambios en el RV deben eventualmente resultar
en cambios direccionalmente similares en la precarga
del VI. La interdependencia ventricular directa puede
ser clínicamente significativa si el aumento del volumen del VD desplaza el tabique interventricular hacia
el VI, y simultáneamente disminuye la capacidad de
llenado diastólico del VI. Esta interdependencia es la
causa primaria del efecto observado durante la inspiración sobre la presión de pulso arterial, la cual disminuye en esta fase del ciclo, fenómeno conocido como
pulso paradójico (Figura 2) (5, 7, 8).
Efectos sobre el VI
La ventilación mecánica disminuye la precarga del VI
debido a que reduce el gradiente de presiones hacia la
aurícula izquierda; pero si se analiza con más detalle,
74
VD
VD
VI
Presión diastólica
normal VD
VI
Hipertensión
diastólica VD
Figura 2. Interdependencia ventricular. Un aumento de presiones de
llenado del VD genera desplazamiento del septo hacia el lumen del VI,
lo que disminuye su volumen de fin de diástole.
en cada ciclo de ventilación mecánica se produce secuencialmente un aumento y una disminución de la
precarga del VI. Al principio de la inspiración se produce un aumento del retorno al VI, porque la sangre
que está en el pulmón se ve expulsada de él; inmediatamente después, en la espiración, el retorno al VI baja
mientras el lecho pulmonar se vuelve a repletar (9).
Aunque la contractilidad ventricular izquierda no
se ve afectada por la ventilación mecánica, la función
ventricular izquierda puede ser alterada por los efectos dependientes de la presión intratorácica media sobre la postcarga ventricular (6).
La postcarga se puede definir como la tensión que
tiene que generar la pared del ventrículo para expulsar la sangre, y la ley de Laplace rige este principio
fisiológico:
Tensión de la pared = P × r = (Pi−Pe) × r
2w
2w
La tensión de la pared ventricular es directamente proporcional a la presión (P) y el radio de la cavidad (r),
e inversamente proporcional al espesor de la pared
(w). Cuando se habla de presión a generar, en realidad
se quiere decir presión transmural de la cavidad, que es la
diferencia entre las presiones interiores (Pi) y exteriores
(Pe) de la cavidad ventricular. La Pe del corazón la causa el pericardio, el cual no genera mayor transmisión a
las cavidades cardíacas a no ser que se encuentre bajo
una condición patológica, es por esto que la presión
intratorácica es el mayor determinante de la Pe del corazón. Durante el uso de VPP, mientras el radio y el
grosor de la pared se mantengan constantes, la presión
intratorácica que rodea al corazón aumenta; por ley de
La Place disminuye la presión transmural del ventrículo y así desciende la postcarga, con lo que el VI mejora
su rendimiento puesto que consigue con el mismo esfuerzo tensiones más altas. En la clínica, este aspecto es
5 / Interacción corazón-pulmón: relación hemodinámica y respiratoria
uno de los mecanismos por los que la ventilación mecánica puede mejorar a los pacientes con fallo ventricular
izquierdo: al colocar al tórax en presión positiva durante todo el ciclo respiratorio, reduce la postcarga del VI y
así mejora su funcionamiento (Figura 3) (9).
Efecto de la ventilación
mecánica en la RVP
Aunque se ha mencionado la complejidad de la interacción cardiopulmonar, se debe tener en cuenta que
una de las principales vías por las que ventilación
mecánica altera la función cardíaca es a través de la
modificación del volumen pulmonar, el cual, a su vez,
impacta en la postcarga del VD (8).
Así, cuando el volumen pulmonar es bajo (p. ej.,
atelectasias), la RVP aumenta debido a vasoconstricción hipóxica y el colapso de los vasos sanguíneos extraalveolares. Por otra parte, cuando el volumen pulmonar aumenta, la hipoxia mejora, los vasos pulmonares extraalveolares se hacen lineales y se distienden
aumentado su capacidad, disminuyendo así las RVP.
Sin embargo, a medida que aumenta el volumen, ocurre hiperinflación alveolar, que provoca compresión
de los vasos alveolares y aumento de la RVP (6).
Teniendo en cuenta que los vasos sanguíneos alveolares y extraalveolares ofrecen resistencias en serie, la sumatoria total de estas resistencias define la
RVP a un determinado volumen pulmonar (Figura 4).
De esta forma, la ventilación mecánica disminuye la postcarga del VD al disminuir la RVP, ya que
puede reclutar unidades alveolares colapsadas o aumentar la postcarga del VD en condiciones de sobredistensión alveolar.
Como se mencionó previamente, la ventilación mecánica altera la RVP, principalmente a través de cambios en el volumen pulmonar y en la tensión alveolar
de oxígeno, y en menor medida, a través de cambios
Aorta
100
100
-Espacio intratorácico
-Respiración espontánea
-PTM = 100 -0 = 100
Interacciones cardiopulmonares
en pacientes con falla cardíaca
Los sistemas respiratorio y cardiovascular deben
trabajar al unísono para cumplir con las demandas
metabólicas del organismo. La interacción derivada del acople corazón-pulmón y su impacto hemodinámico puede ser benéfica o deletérea, dependiendo de la patología de base. De esta forma, los
pacientes con edema pulmonar cardiogénico se benefician de recibir ventilación con presión positiva.
Así, la ventilación mecánica no invasiva (VMNI) se
ha convertido en uno de los pilares de manejo de
estos pacientes.
El efecto positivo de la ventilación mecánica (invasiva o no invasiva) observado en los pacientes con
falla cardíaca no solo es a través de la mejoría en la
oxigenación debido a la optimización del intercambio gaseoso, disminución del trabajo respiratorio y
demanda de oxígeno muscular; sino que también se
debe al efecto directo de la presión positiva intratorácica sobre la precarga y postcarga, elementos que a su
vez determinan el rendimiento ventricular.
En resumen, como se describió previamente, la presión positiva disminuye el RV hacia el VD, disminuye
el gradiente entre el VI y las arterias extratorácicas,
anula las oscilaciones negativas en la presión intrato-
100
100
-25
0
100
en el pH y la presión parcial de dióxido de carbono
(pCO2). Cuando la presión parcial de oxígeno (pO2)
alveolar cae por debajo de 60 mm Hg, se aumenta el
tono vasomotor local pulmonar, proceso que es llamado vasconstricción pulmonar hipóxica. Esta vasoconstricción aumenta la RVP y disminuye la fracción de
eyección del VD (10).
Estudios realizados en animales han demostrado
que la alcalosis, independientemente de su origen
(metabólica o respiratoria) es capaz de reducir la RVP.
100
-PIT negativa exagerada
–PTM = 100 -(-25) = 125
+20
100
-VPP
–PTM = 100 -20 = 80
0
100
-Terapia vasodilatadora
–PTM = 80 -0 = 80
Figura 3. Representación esquemática de cambios en la postcarga ventricular en respiración espontánea y VPP. Nótese los efectos de disminución
de la postcarga durante VPP y su implicación en mejoría del rendimiento del VI. PIT: presión intratorácica.
75
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
rácica; lo que en conjunto disminuye la postcarga del
VI, disminuye el volumen sanguíneo dentro del tórax
y, así, mejora el desempeño cardíaco (2).
Las guías de falla cardíaca aguda recomiendan el
uso de terapia con presión positva en pacientes con
dificultad respiratoria, signos de edema pulmonar o
hipoxia que no mejoran con oxigenoterapia convencional. Usualmente, la administración de esta terapia
se realiza a través de ventiladores diseñados especificamente para VMNI y la selección del modo (generalmente presión positiva continua en las vías respiratorias [CPAP] o presión positiva de vía aérea de 2
niveles [BiPAP]) dependerá de si el paciente requiere
o no presión soporte para ventilar apropiadamente
(11). Por ejemplo, pacientes con hipercapnia o fatiga
muscular pueden beneficiarse más de BiPAP, de lo
contrario se utilizará CPAP, ya que la mayoría de evidencia sugiere que no hay beneficios clínicos obvios
de BiPAP sobre CPAP (12). De lo anterior se deduce
que la abrupta transición de ventilación con presión
positiva a respiración espontánea puede resultar en
edema pulmonar agudo en pacientes con enfermedad
cardiovascular previa, lo cual debe ser tenido en cuenta durante el proceso de retiro del ventilador.
Interacción corazón-pulmón y
monitorización hemodinámica
Dentro de las preguntas más frecuentes a las que se
enfrentan los especialistas está si el paciente con sig-
nos de hipoperfusión se va a beneficiar o no de la
expansión de volumen. Para aclarar esto, los índices
dinámicos evalúan la respuesta del sistema cardiovascular a cambios transitorios de la precarga.
Dentro de estos índices, un grupo corresponde a
aquellos que dependen de la variación del volumen
sistólico o análogos, como la variación de la presión
pulso (Figura 5). Estos indices están fundamentados
en las variaciones cíclicas de la precarga inducidas
por cambios de la presión intratorácica debido a la
ventilación mecánica.
La presión positiva cambia de forma intermitente
las condiciones de carga de los ventriculos derecho e
izquierdo. Así, los cambios en el volumen sistólico de
ambos ventrículos serán mayores si estos están trabajando en la porción inclinada de la curva de FrankStarling, lo que es un indicador de dependencia a la
precarga o respuesta a volumen (13).
Conclusiones
Durante la ventilación mecánica, grandes cambios
ocurren en la fisiología cardiopulmonar. En cuidado
intensivo, es de suma importancia conocer las implicaciones derivadas de la interacción corazón-pulmón
para lograr optimizar el manejo de los pacientes. Así
mismo, un especialista entrenado puede anticiparse a
los cambios hemodinámicos esperados al modificar
los parámetros del ventilador (Figura 6).
Total
Alveolar
Extraalveolar
Eje X:VR
CRF
Volumen pulmonar (VP)
CPT
Figura 4. Los efectos del volumen pulmonar en la RVP. La RVP es
menor cerca de la capacidad residual funcional y aumenta en ambos
extremos, con bajos y altos volumenes, debido a los efectos combinados
sobre los vasos alveolares y extraalveolares. CPT: capacidad pulmonar
total; CRF: capacidad residual funcional; VR: volumen residual.
76
s
120 mm Hg
PP max
PP min
Presión
arterial
Eje Y: RVP (mm Hg/mL/min)
Presión vía
aérea
45 cm H2O
0
5 segundos
Figura 5. Variaciones respiratorias de la presión arterial en un paciente sedado y con ventilación mecánica controlada por volumen. En esta
condición, las fluctuaciones respiratorias de la presión de pulso (PP) pueden ser utilizadas para detectar hipovolemia y determinar la expansión
de volumen. VPP = (PP max- PP min/[PP max + PP min/2]) x 100. VPP
>13% es predictiva de hipovolemia.
5 / Interacción corazón-pulmón: relación hemodinámica y respiratoria
Precarga VD
Volumen
sistólico VD
Presión
pleural
Tiempo de
tránsito de la
sangre pulmonar
Precarga VI
Volumen
sistólico VI
Postcarga VD
Postcarga VI
Presión
transpulmonar
Volumen
sistólico VI
Precarga VI
Presión de pulso
MÁXIMA al final de la
inspiraciónl
Presión de pulso
MÍNIMA
al final de la inspiración
Figura 6. Efectos hemodinámicos de la ventilación mecánica. Los cambios cíclicos en el volumen sistólico del VI están en relación con la disminución
espiratoria de la precarga del VI debido a la disminución inspiratoria del llenado del VD.
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APUNTES
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6
Estrategias para mejorar la interacción
paciente-ventilador
Viviana Cubillos, FT; Johanna Hurtado, TR
Introducción
La ventilación mecánica (VM) ha evolucionado en
las últimas décadas a nivel tecnológico y funcional, y
ha cambiado radicalmente el concepto de respiración
artificial al de soporte ventilatorio, cuya capacidad del
ventilador y el modo ventilatorio se centran no solo en
la capacidad de distender el pulmón y remover los gases, sino en la interacción y acople con el paciente; esto
ofrece el apoyo sin imponer trabajo adicional desde el
ventilador. El desarrollo tecnológico en la biomedicina ha permitido acceder a equipamientos con procesadores , sensores y software avanzados que brindan,
cada vez, más y mejor información; en el caso particular de la VM, uno de los cambios más significativos ha
sido la monitorización gráfica pulmonar: esta función
avanzada de los ventiladores mecánicos se plantea
como una herramienta de monitorización dinámica al
lado de la cama del paciente y en tiempo real, que provee información en relación con la programación del
ventilador, la mecánica ventilatoria del paciente y el
acople paciente-ventilador en términos de sincronía.
Estos aspectos son críticos en la comprensión tanto el
soporte usado como de su eficacia.
Se debe considerar que los principales objetivos de
la VM son:
• Mantener un intercambio gaseoso adecuado.
• Evitar a lesión inducida por la VM.
• Reducir el trabajo respiratorio.
Lo más importante de la VM es que el ventilador debe
satisfacer las necesidades del paciente, tanto para los modos asistidos como espontáneos, invasivos o no invasivos.
Dependiendo de la selección del modo ventilatorio y
la programación del mismo, el ventilador mecánico puede controlar la mayor cantidad de las respiraciones, como
sucede en la ventilación controlada, o puede interactuar
con los músculos respiratorios del paciente, como en la
ventilación asistida o espontánea; esta es la razón principal de los avances tecnológicos en VM. Sin embargo, la
integración del trabajo espontáneo durante la VM genera
aún más retos en términos de la sensibilidad de los ventiladores para detectar y reconocer el esfuerzo espontáneo,
así como la capacidad del operador para programar los
parámetros de la manera más eficiente posible, de modo
que se evita la asincronía ventilatoria.
Sincronía ventilatoria
Al hacer referencia al término común de sincronía, este se
define como la coincidencia en el tiempo de 2 o más hechos,
fenómenos o circunstancias, especialmente cuando el ritmo
de uno es similar al del otro. De igual forma sucede en la
VM, donde la sincronía ventilatoria se define como la interacción paciente-ventilador en la que el ventilador mecánico
es sensible al esfuerzo del paciente, el flujo de gas generado es
suficiente para cubrir las demandas y la inspiración mecánica
actúa en fase con la inspiración neural. Cualquier alteración
o desfase en uno o más de estos niveles del proceso desencadenarán asincronía entre la actividad respiratoria
del paciente y el ciclado del ventilador mecánico.
Para que se pueda determinar una interacción
paciente-ventilador sincrónica, se debe garantizar un
acople entre el paciente y el ventilador con el cumplimiento de 3 requisitos esenciales:
1. Reconocimiento de la inspiración: el ventilador
debe ser lo suficientemente sensible al esfuerzo
del paciente y suficientemente eficaz para responder al mismo.
2. Presurización adecuada: la entrega del flujo para
la presurización debe ser suficiente para cubrir las
necesidades o demandas del paciente.
3. Reconocimiento de los tiempos neurales: se necesita que haya un inicio, un final y una forma adecuada de entrega del gas por parte de la máquina,
y que dicho proceso coincida con los tiempos adecuados (paciente-ventilador).
Si alguno de estos requisitos no se cumple, ocurre una
asincronía paciente-ventilador.
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Asincronía ventilatoria
Las asincronías paciente-ventilador son un evento adverso que genera la no consecución de los objetivos terapéuticos, así como la incomodidad del paciente, con
el riesgo de la aparición de hipoxemia, alteraciones
cardiovasculares, malestar del paciente, ansiedad/
miedo, deterioro de la calidad del sueño, VM prolongada y posible lesión diafragmática, entre otros.
Las asincronías ventilatorias son comunes, se presentan en un 25% de los pacientes aproximadamente,
por lo general, como consecuencia de una inadecuada
sedación y la mala optimización de otros factores de
riesgo asociados con la programación del ventilador.
Las asincronías ventilatorias que se relacionan con el
paciente pueden ser por disminución o aumento del
impulso respiratorio, tiempo inspiratorio prolongado o
momentos espiratorios acortados, estados o condición
de las enfermedades o el propio ventilador.
Una herramienta imprescindible para la evaluación
de las asincronías es el análisis de las ondas de flujo, volumen y presión de la vía aérea establecidos o la
aproximación al diagnóstico de las mismas y la causa
de asincronías por demora en la respuesta mecánica,
análisis de los esfuerzos del paciente, esfuerzos ineficaces, autociclado y desempeño inadecuado de la
válvula exhalatoria. Adicionalmente, esta monitorización tiene como ventaja la entrega de la información
en tiempo real.
En la literatura actual se encuentra descrito el índice
de asincronía y este se define como el cociente entre las
Paciente
respiraciones que presentan asincronías frente al total de respiraciones. Un índice de asincronías por encima del 10%
podría tratarse de un evento grave con gran impacto
en la mecánica respiratoria. Las asincronías se deducen
de la observación del enfermo y de las señales de flujo
y presión del respirador, siendo posible observar desbalance toracoabdominal, taquipnea y desaturación.
Tipos de asincronía
Las asincronías ventilatorias se clasifican en 3 grupos:
de disparo o gatillo, de presurización y de ciclado. Sin
embargo, para poder analizar los tipos de asincronías
ventilatorias es fundamental reconocer que estas se generan por 3 factores, como se muestra en la Figura 1.
Para analizar los diferentes tipos de asincronía que
se presentan durante la VM, se clasifican de acuerdo
con sus factores.
Asincronía de disparo o gatillo (trigger)
Este tipo de asincronías ventilatorias se enfoca en la
incapacidad del modo ventilatorio o programación
para detectar adecuadamente el esfuerzo respiratorio
espontáneo, y genera la no respuesta del ventilador o
la respuesta inefectiva. Estas asincronías son 4:
a. Asincronía por disparo inefectivo o retardo del
soporte: corresponde a la no detección del esfuerzo respiratorio y, por tanto, no se desencadena el
soporte asistido o espontáneo. En caso de retardo
del soporte, se puede evidenciar en la curva de
flujo mostrando una inflexión positiva no seguida
Ventilador
Interfaz
Impulso ventilatorio
Gatillado o
disparo (trigger)
Vía aérea artificial:
tubo endotraqueal o
traqueostomía
Patrón respiratorio
Entrega de flujo
Máscara o interfaz de VMNI
Condiciones de
la mecánica ventilatoria
Nivel de soporte
Auto-PEEP
Ciclado
Reflejos neurohumorales
o químicos
Modo ventilatorio
Figura 1. Factores de asincronía. PEEP: presión positiva al final de la espiración; VMNI: ventilación mecánica no invasiva. Adaptada de: Varón LF.
Bogotá: Grupo Distribuna; 2017.
82
6 / Estrategias para mejorar la interacción paciente-ventilador
Figura 2. Asincronía por disparo retardado.
Flujo (L/min)
Tiempo (s)
c. Doble disparo (DD): son 2 insuflaciones de ventilador entregadas dentro de un esfuerzo inspiratorio del paciente. El primer desencadenante
debe ser activado por el paciente (DP-P), pero
también puede ser activado por ventilador (DTV) o activado automáticamente (DT-A). El doble
disparo se produce cuando el esfuerzo del paciente es mayor a la entrega por inadecuados parámetros o inicio súbito de la respiración espontánea, corto tiempo inspiratorio, presión inspiratoria máxima alta, PEEP alta y sensibilidad del
disparo espiratorio alto y baja fracción inspirada
de oxígeno (FiO2).
En la curva de flujo se observa un disparo rápido
seguido de un doble incremento de flujo en el mismo ciclo respiratorio (sin embargo, no significa
que se genere una caída del flujo entregado a “0”)
y la curva de presión presenta una deflexión negativa por cada respiración durante el doble disparo,
mientras que en la curva de presión se ve una deflexión negativa por cada respiración tomada durante el doble disparo. La segunda respiración del
doble umbral desencadena una respiración mecánica que causa una segunda inflexión positiva en
la onda de flujo (Figura 4).
d. Disparo reverso: es un tipo único de asincronía
también conocida como respiración de arrastre, se
da en pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA), en quienes la presencia
del impulso inspiratorio se mantiene luego de la
respiración controlada. Esta se produce, aparentemente, por contracciones polimétricas del diagrama y, por tanto, es difícil de detectar con certeza
sin la medición específica de la presión esofágica o
señal eléctrica diafragmática.
Presión (cm H2O)
Presión (cm H2O)
Flujo (L/min)
de una respiración mecánicamente controlada y la
presión muestra una inflexión negativa no seguida de insuflación (Figura 2).
En caso de disparo inefectivo, la curva de flujo
muestra una inflexión positiva no seguida de una
respiración y asociada con la presencia de una
línea plana o deflexión negativa en la curva de
presión simultánea al cambio de la curva de flujo.
Las causas de esta asincronía pueden ser el ajuste de los que tienen el impulso respiratorio bajo
y no alcanzan la presión de disparo en el tiempo
correcto, así como presión parcial de dióxido de
carbono (PCO2) baja, volumen corriente (VT) alto
y pH, sedación excesiva y altos niveles de soporte
(presión de soporte o control asistido) (Figura 3).
b. Autociclado: es un disparo del ventilador en ausencia de esfuerzo del paciente, se produce como
consecuencia de artefactos en el circuito del ventilador, como la presencia de agua en el circuito,
fugas y las oscilaciones cardíacas. Se presenta en
pacientes con umbral inspiratorio central bajo,
frecuencia respiratoria baja o volumen sistólico
elevado. Las curvas de presión y flujo sirven para
detectar esta situación.
La ausencia del descenso de curva inicial durante
el final de la espiración es indicativa de autociclado. Esta forma de asincronía se puede disminuir
con un incremento del umbral de sensibilidad (de
presión y/o de flujo) para el disparo del ventilador,
y el incremento del impulso central del paciente, es
decir, disminución de la sedación o incremento de
la presión parcial de dióxido de carbono en la sangre arterial (PaCO2). De igual manera, es absolutamente necesario controlar las causas del artefacto
(succión, control de fugas, entre otras).
Tiempo (s)
Tiempo (s)
Tiempo (s)
Figura 3. Asincronía por disparo inefectivo.
83
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Presión esofágica
(cm H2O)
Presión de la vía
aérea (cm H2O)
Flujo (L/min)
100
DT-P
100
DT-V
100
50
50
50
0
0
0
-50
-50
-50
-100
-100
-100
60
60
60
40
40
40
20
20
20
0
0
0
20
20
20
10
10
10
0
0
0
-10
-10
-10
DT-A
Figura 4. Clasificación de los tipos de doble disparo. DT-A: doble disparo activado automáticamente; DT-P: doble disparo activado por el paciente;
DT-V: doble disparo activado por el ventilador.
Asincronía del flujo o la presurización
Flujo (L/min)
Se presenta cuando la demanda de flujo del paciente
no es cubierta por el flujo programado en el ventilador (Figura 5). El tiempo de rampa, definido como el
tiempo de presurización del sistema, tiene especial relevancia durante esta fase. No existe una regla fija para
determinar qué tiempo de rampa es mejor, pero es
claro que tanto los tiempos prolongados como los excesivamente cortos se asocian con asincronía.
Tiempo (s)
Esta asincronía muestra curvas de flujo normales con
una excavación cóncava de la curva de presión en la
aceleración de la curva. La principal causa de esta asincronía es el incremento del esfuerzo del paciente porque el ventilador no cumple con la demanda del paciente. En ventilación controlada por volumen, la causa
es el ajuste incorrecto del flujo pico, rampa prolongada
o corta y/o tiempos inspiratorios inadecuados, y en
ventilación controlada por presión se deriva de la relación de demanda y tasa de flujo final obtenido en la entrega (exclusivamente tiempos de entrega y/o rampa).
La entrega de flujos muy altos también puede ser una
fuente de asincronías, ya que esta genera un incremento en la frecuencia respiratoria y disminución del tiempo inspiratorio, lo que resulta en un tiempo mecánico
más prolongado que el neural, con el incremento de la
presión pico en modalidad controlada por volumen.
Presión (cm H2O)
Asincronía por ciclado
Figura 5. Asincronía de flujo.
84
Tiempo (s)
Este tipo de asincronías ventilatorias se asocia con el fin
de la inspiración y el comienzo de la espiración, es decir, con la falta de sincronización del tiempo mecánico
frente al tiempo neural del paciente. La apertura de la
válvula espiratoria debe estar disponible para facilitar
el fin de la inspiración y el inicio de la espiración en una
ventana similar, por lo que la apertura precoz o tardía
genera incomodidad (disconfort) y mayor esfuerzo respiratorio asociado con mayor fatiga muscular.
6 / Estrategias para mejorar la interacción paciente-ventilador
Por una parte, la identificación prematura de la terminación de la inspiración se observa en la curva de
flujo, en la que se presenta una inflexión positiva al final de la espiración y también una deflexión negativa
de la presión simultáneamente (Figura 6).
Titulación
del disparo
inspiratorio
Presión (cm H2O)
Flujo (L/min)
Titulación de la
PEEP
5T
Titulación
del tiempo
de insuflación
(rampa/
tiempo)
Tiempo (s)
Titulación del
nivel de presión
de soporte
Tiempo (s)
Titulación del
flujo
Figura 7. Mnemotecnia de las 5T.
Figura 6. Terminación prematura de la fase inspiratoria.
Titulación del disparo inspiratorio
Las causas de la terminación prematura pueden ser:
• Durante la presión de soporte: por bajos niveles
de PS (Nota: favor aclarar qué es PS), constantes
de tiempo cortas, tasa de flujo decaído por influencia de la resistencia y la distensibilidad e hiperinsuflación dinámica.
• Durante la ventilación asistida por volumen: por
ajuste de parámetros con resultado de corto tiempo inspiratorio.
Actualmente existen 2 tipos de sensibilidad básica en
los ventiladores: la sensibilidad por flujo y la sensibilidad por presión. Se debe escoger siempre la sensibilidad por flujo porque su respuesta es más rápida que
la de presión, y debe ser ajustada con base en el esfuerzo generado por el paciente, analizando la curva
flujo-tiempo. Si el ventilador solo tiene la sensibilidad
por presión, esta ser debe usar ajustando el nivel de
presión alcanzado por el paciente en la deflexión y así
garantizar el alcance de cada uno de los esfuerzos.
Por otra parte, la identificación tardía del fin de la inspiración se observa en la curva de flujo con un patrón
normal y la curva de presión muestra un pico de presión
justo antes de la exhalación, y este pico es más alto que
la presión inspiratoria máxima esperada. Las causas de
este tipo de asincronía son más prevalentes en pacientes
con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC):
• Durante la ventilación de presión de soporte con
parámetros que resultan en constantes de tiempo
más prolongadas (alta PS o bajo flujo límite para
la determinación de fin de la respiración).
• Durante la ventilación asistida-controlada, resulta
de un largo tiempo inspiratorio, por volúmenes
altos o bajo flujo inspiratorio.
Estrategias para optimizar las
asincronías
Para poder optimizar el manejo en la VM con respecto
a las asincronías, se utiliza la mnemotecnia de las 5T
(Figura 7).
Titulación de la PEEP
La fijación de la PEEP debe realizarse de manera objetiva de acuerdo con los requerimientos mecánicos
y de intercambio gaseoso del paciente; sin embargo,
en presencia de auto-PEEP, esta debe ajustarse a un
80%-85% del nivel de auto-PEEP medida con el fin de
minimizar el impacto de la presencia de esta en la sensibilidad.
Titulación del nivel de presión soporte
Una vez se hayan descartado ciertos factores como sedación excesiva, agitación sicomotriz y ansiedad, se
debe enfatizar en disminuir los esfuerzos ineficaces,
y esto se soluciona con la disminución de la presión
en busca de:
• Reducir el VT.
• Reducir el tiempo de insuflación.
• Aumentar el tiempo espiratorio.
• Evitar la sobredistensión.
• Evitar la PEEP intrínseca.
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Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Titulación del tiempo de insuflación
Esta variable está influenciada desde 2 factores principales:
• El tiempo de presurización del circuito, el cual
está definido por la rampa (rise time) y se establece de acuerdo con el comportamiento de la curva
presión-tiempo.
• El tiempo inspiratorio desde las respiraciones
controladas y/o la relación tiempo inspiratorio/
espiratorio en las respiraciones espontáneas totales. En este escenario, la variable de fijación de la
sensibilidad espiratoria es fundamental.
Titulación del flujo
Si un flujo insuficiente provoca una presurización inadecuada y aumento del esfuerzo respiratorio del paciente, el incremento del flujo de entrega en las modalidades por volúmenes genera un alivio en la relación
demanda/entrega del paciente; mientras que en las
modalidades por presión, la relación tiempo-presión
pico determinará el incremento o descenso del flujo
total de entrega. En las modalidades duales, la relación de la presión/volumen objetivo determina el flujo resultante.
Conclusiones
La detección y manejo tempranos de las asincronías
ventilatorias constituye un elemento fundamental
del tratamiento integral del paciente ventilado, basado en la evaluación clínica y mecánica (monitorización de curvas y bucles) que permite minimizar
los eventos adversos asociados con la VM y facilita
la consecución de los objetivos durante el manejo
del SDRA.
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b
Nuevos modos
ventilatorios
7
Ventilación con dos niveles de presión
en la vía aérea (BiLEVEL/BiPAP)
Yenny Rocío Cárdenas, MD; Juan Luis Echeverri, MD
Introducción
Durante el soporte ventilatorio total, el ventilador mecánico realiza todo el trabajo necesario para mantener
una ventilación alveolar efectiva mientras que el paciente no participa en ninguna fase del ciclo respiratorio. Por el contrario, durante el soporte ventilatorio parcial, tanto el paciente como el ventilador contribuyen al
sostenimiento de una ventilación alveolar efectiva (1).
Esto implica que las variables necesarias para lograr
una ventilación alveolar efectiva en el soporte ventilatorio total son prefijadas por el operador y controladas
por la máquina. Durante el soporte ventilatorio parcial
esto no sucede, por lo que estos modos pueden ser utilizados como estrategias ventilatorias en situaciones
específicas o como una forma de hacer el destete de los
pacientes de la VM. Los modos ventilatorios que permiten hacer un soporte ventilatorio parcial son la presión positiva continua en la vía aérea (CPAP), la ventilación mandatoria intermitente sincronizada (SIMV),
la ventilación con presión de soporte (PSV), la ventilación con liberación de presión en la vía aérea (APRV)
y la ventilación con 2 niveles de presión en la vía aérea
(BiLEVEL/BiPAP) (1, 2). Todos estos modos tienen en
común que el paciente respira espontáneamente.
Los 2 últimos modos mencionados (BiLEVEL/BiPAP y APRV) permiten ventilaciones espontáneas,
por lo que proveen numerosos beneficios a los pacientes: requieren niveles mínimos de sedación, permiten
la disminución del desacondicionamiento físico y reducen la estancia en la unidad de cuidados intensivos
(UCI) y en hospitalización general.
Ventilación bifásica
Se puede definir como una ventilación controlada por
presión y ciclada por tiempo dentro de un sistema que permite al paciente la ventilación espontánea en todo momento
del ciclo respiratorio. Este modo es conocido como BiLEVEL, BiPAP, presión positiva doble en la vía aérea
(DuoPAP), BiPhasic o PCV+; dependiendo de la casa
matriz de los equipos (3). Algunos lo reconocen como
una versión avanzada del modo APRV, en el que el
paciente tiene la oportunidad de realizar respiraciones espontáneas que son identificadas por el ventilador y soportadas por presión (4).
El modo se comporta como un sistema de CPAP con
2 niveles de presión conmutados por tiempo. Como un
modo ventilatorio ciclado por tiempo, la duración está
dada por un tiempo de presión alta (Tsup/TH) y un
tiempo de presión baja (Tinf/TL) que corresponden
a un nivel alto de CPAP (Psup) y nivel bajo de CPAP
(Pinf) que se ajustan de forma independiente (2). El
tiempo bajo (Tinf/TL) corresponde al tiempo que el
ventilador proporciona el nivel bajo de CPAP, se mide
en segundos y corresponde a la espiración del ciclo respiratorio. Lo mismo ocurre con el tiempo alto (Tsup/
TH), que corresponde al tiempo que el ventilador proporciona el nivel alto de CPAP, también se mide en segundos y corresponde a la inspiración del ciclo respiratorio. Estas 4 variables son establecidas por el clínico,
según las necesidades y respuesta del paciente (5).
Principios físicos
Durante la ventilación en modo BiLEVEL/BiPAP, el
grado de soporte ventilatorio se determina por la duración en los diferentes niveles de presión y por el volumen corriente (VT) que depende primordialmente
de la distensibilidad respiratoria y de la diferencia entre los niveles de presión alta y baja. Este modo es conceptualmente idéntico al APRV; su diferencia básica
es que, en APRV, el tiempo que se pasa en T bajo/T2
es muy corto, usualmente menor a 1,0 segundo; esto
siempre causa una relación inspiración/espiración
(I/E) invertida, usualmente 4:1. Por el contrario, en
BiLEVEL/BiPAP, se permite un Tinf/TL más prolongado con relaciones I/E que van desde 1:1 hasta 1:4
(3). Al igual que el APRV, el BiLEVEL/BiPAP alterna
entre 2 niveles de presión, una Psup (también conoci-
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
da como presión positiva al final de la espiración alta
-PEEPH-) y una Pinf (también conocida como PEEP
baja –PEEPL-). La gran proporción de las ventilaciones espontáneas soportadas con presión soporte (PS)
se hacen en el Tinf/TL dada la mayor duración de este
tiempo con respecto al Tsup/TH; algo que no sucede
en APRV por la corta duración del T bajo/T2 (6). El
clínico determina la duración de PEEPL y de PEEPH
ajustando el tiempo (Tsup/TH - Tinf/TL) deseado en
cada nivel. El ventilador ejecuta la transición entre los
2 niveles de presión haciendo la partición del Tsup/
TH y del Tinf/TL en un intervalo espontáneo y un
intervalo sincrónico (6).
Transición entre 2 niveles de presión
El ventilador en modo bifásico responde al esfuerzo
respiratorio del paciente de una forma predecible.
Durante el intervalo espontáneo de Tsup/TH, las respiraciones espontáneas son permitidas, pero no soportadas a menos que la suma de la PEEPL y la PS sea
superior a la PEEPH, en cuyo caso las respiraciones
espontáneas a PEEPH son soportadas por la diferencia entre PEEPL + PS – PEEPH. Cuando el intervalo
sincrónico de Tsup/TH comienza, el esfuerzo del paciente dispara la transición desde PEEPH a PEEPL y
da inicio al Tinf/TL; si no hay esfuerzo del paciente
para el final del Tsup/TH, el ventilador automáticamente hace la transición hacia PEEPL después que el
Tsup/TH programado termina. Durante el intervalo
espontáneo de T bajo/TL, todas las respiraciones espontáneas son soportadas con PS. Durante el intervalo sincrónico de T bajo/TL, el esfuerzo inspiratorio del
paciente hace que el ventilador cicle desde PEEPL de
regreso hacia PEEPH. Si no se da ningún esfuerzo inspiratorio del paciente, el ventilador automáticamente
hará la transición hacia PEEPH cuando el T bajo/TL
programado termine (4, 6) (Figura 1).
Con el fin de evitar la asincronía entre el ventilador
y las respiraciones espontáneas del paciente en inspiración y espiración, se ha incorporado una válvula de
exhalación, actualmente disponible en múltiples ventiladores que ofrecen modo BiLEVEL/BiPAP y modo
APRV para disminuir el trabajo respiratorio que estos
eventos pueden sumarle al paciente (7). En ausencia
de respiración espontánea, no existe diferencia clínica
evidente con una ventilación convencional controlada
por presión y ciclada por tiempo (5, 8).
Programación de variables en
modo BiLEVEL/BiPAP
Para iniciar una ventilación en modo BiLEVEL/BiPAP es necesario ajustar en el ventilador varios parámetros basados en las necesidades de cada paciente
siempre partiendo de que, en este modo, el paciente
hace ventilaciones espontáneas todo el tiempo. Los
parámetros incluyen:
• Frecuencia respiratoria (FR)
• Tinf/TL
• Tsup/TH
• PEEPL
• PEEPH
• PS
• Fracción inspirada de oxígeno (FiO2)
Partiendo de un modo controlado por volumen o controlado por presión, la Pinf/PEEPL se ajusta con el
nivel de PEEP que tiene el paciente en el modo controlado. La Psup/PEEPH se ajusta con el valor de
presión meseta (Pm) si el paciente está en un modo
controlado por volumen, o de acuerdo con la presión
pico en la vía aérea si el paciente está en un modo
controlado por presión. El VT, mientras se usa BiPAP,
Respiración espontánea
soportada con PS
Respiración espontánea
no soportada
PEEPH
Presión
PEEPL
Tiempo
Transición basada en tiempo
Transición en fase sincronizada
Figura 1. Modo BiLEVEL/BiPAP. Transición entre 2 niveles de presión (PEEPH-PEEPL). Se pueden tener respiraciones espontáneas durante el
tiempo en que se aplica la PEEPH (líneas discontinuas). Las respiraciones soportadas por presión se dan durante el tiempo en que se aplica PEEPL.
La transición entre los 2 niveles de PEEP puede ser después de un intervalo de tiempo establecido o sincronizado con el esfuerzo del paciente (5).
Adaptada de: Singer BD, et al. South Med J. 2011;104(10):701-9.
92
7 / Ventilación con dos niveles de presión en la vía aérea (BiLEVEL/BiPAP)
debe ser monitorizado cuidadosamente, tratando de
ajustarlo a un valor próximo al que se tenía bajo los
modos controlados, variando la Psup/PEEPH 1 cm
H2O por arriba o por debajo del nivel de presión previamente ajustado. El Tsup/TH y el Tinf/TL se ajustan de acuerdo con el tiempo inspiratorio y el tiempo
espiratorio en el modo controlado (Tsup/TH corresponde al Tinsp y Tinf/TL corresponde al Tesp), de
modo que la relación I/E bajo BiLEVEL/BiPAP sea
la misma que bajo el modo controlado (2). Cuando se
decide usar BiLEVEL/BiPAP como modo ventilatorio
de inicio luego de intubar el paciente, la Pinf/PEEPL
se ajusta según el nivel de PEEP deseado y la Psup/
PEEPH se ajusta 12-16 cm H2O por arriba de la Pinf/
PEEPL, dependiendo de la distensibilidad del sistema
respiratorio del paciente.
La FR y la relación I/E en BiLEVEL/BiPAP se determinan por el Tsup/TH y el Tinf/TL (2). Sin embargo, en muchos ventiladores es necesario establecer una FR y un Tsup/TH. Por tanto, el Tinf/TL se
determina automáticamente y no es establecido por
el clínico. Por ejemplo, si la FR es de 10 respiraciones
por minuto, entonces el tiempo total del ciclo es de 6,0
segundos (60 ÷ 10 resp x min= 6,0 s). Si el Tsup/TH se
ajustado en 5,5 segundos, el Tinf/TL se programa automáticamente en 0,5 segundos. Estos ajustes resultan
en una relación I/E de 11:1 (5).
Ventajas
Uno de los mayores beneficios que se ha identificado
en comparación con la ventilación convencional controlada por presión es la mejor distribución de gas en
regiones pulmonares dependientes como resultado
de la respiración espontánea permitida durante los ciclos de tiempo inspiratorio y espiratorio (9). En estudios radiológicos, durante la respiración espontánea,
el gas se dirige a las regiones bien perfundidas dependientes de los pulmones por el movimiento de los
músculos posteriores del diafragma (9). Todo lo anterior impide el desarrollo de atelectasias y promueve
el reclutamiento alveolar. En diferentes estudios se
han demostrado mejoras en el intercambio gaseoso,
en los parámetros hemodinámicos y una reducción en
los requerimientos de sedación en general. Algunos
de estos beneficios son atribuidos principalmente al
mantenimiento de la respiración espontánea (10).
En pacientes con síndrome de dificultad respiratoria
aguda (SDRA) son claros los beneficios de utilizar volúmenes corrientes bajos (no más de 6 mL/kg de peso
corporal ideal) y de ajustar la PEEP 1 o 2 puntos por
encima del punto de inflexión inferior de una curva de
presión-volumen (curva P-V) estática; todo esto para
evitar sobredistención y colapso alveolar (11). Partiendo de esta base, el uso de BiLEVEL/BiPAP permite
un ajuste perfecto de estos parámetros de seguridad a
través de la manipulación de la PEEPH y PEEPL; para
evitar la lesión pulmonar inducida por el ventilador.
Adicional a esto, las respiraciones espontáneas que
ofrece este modo ventilatorio en pacientes con SDRA
mejora la función cardiorrespiratoria sin afectar el consumo total de oxígeno por el esfuerzo respiratorio (12).
Debido a que la BiLEVEL/BiPAP no proporciona
asistencia ventilatoria a cada esfuerzo inspiratorio, se
requiere el uso de niveles adecuados de CPAP para
permitir una ventilación eficiente con mínimo trabajo respiratorio durante respiraciones espontáneas no
soportadas (13).
Potenciales limitaciones
Por tratarse de una ventilación controlada por presión, el VT es variable con riesgo potencial de proporcionar sobredistención porque los volúmenes entregados dependen de la distensibilidad pulmonar,
los niveles preestablecidos de PEEPH y PEEPL, y el
tiempo de liberación. Al presentar una mejora en el
parénquima pulmonar o en la pared torácica, se incrementará proporcionalmente el VT. Por el contrario, si
hay una disminución de la distensibilidad, se reducirá
el VT, pero se compensa con un aumento en la ventilación espontánea.
Se cree que en los pacientes con lesión pulmonar
aguda que presenten esfuerzos respiratorios importantes durante la PEEPH, con o sin PS, se podría generar
presiones transpulmonares excesivas que causan sobredistención regional y contribuyen o empeoran la lesión
pulmonar preestablecida (13). En aquellos pacientes en
los que se establece una PEEPL por debajo del punto de
inflexión inferior en la curva P-V estática, se puede presentar cizallamiento de las unidades pulmonares terminales y generar daño en el endotelio vascular.
En casos de enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), la monitorización ventilatoria en BiLEVEL/
BiPAP debe permitir ajustar adecuadamente el Tinf/
TL, ya que este será el tiempo espiratorio del paciente
y el que permite una adecuada eliminación de dióxido de carbono (CO2); es decir, no puede ser tan corto
para impedir su aclaramiento, ni tan largo que genere
derreclutamiento. Sin embargo, el aumento de la resistencia espiratoria y la limitación al flujo espiratorio en
esta patología siempre hacen que sea un desafío lograr
ambos objetivos. Neumann y colaboradores, en 2002,
realizaron un estudio prospectivo ventilando pacientes
con el modo APRV y demostraron una elevación en la
presión parcial de dióxido de carbono en la sangre arterial (PaCO2) en el subgrupo de pacientes con EPOC que
tenían Tinf/TL <1,0 segundo (14). Aunque en pacientes
despiertos esto se puede compensar con el aumento de
la ventilación espontánea, esto puede conllevar un ma-
93
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
yor trabajo respiratorio, lo cual empeoraría la condición
clínica de pacientes en exacerbación aguda de EPOC.
No hay reporte de complicaciones importantes
asociadas con el uso de BiLEVEL/BiPAP. Los eventos
adversos alguna vez descritos hacían referencia a atelectasias por mal manejo de secreciones; sin embargo,
esto no difiere de otros modos ventilatorios. Siempre
se debe tener en cuenta los potenciales riesgos asociados con la presión inspiratoria y la sobredistención.
Conclusiones
3.
4.
5.
6.
7.
BiLEVEL/BiPAP es un modo ventilatorio que le permite a los pacientes respirar espontáneamente durante todo el ciclo respiratorio, lo que se traduce en
importantes beneficios clínicos como disminución de
requerimientos de sedación, disminución de episodios de asincronía y menor estancia en UCI y hospitalaria. Se ha comprobado que mejora el gasto cardíaco,
el intercambio de gas a nivel alveolar, la entrega de
oxígeno a los tejidos y la perfusión a otros órganos,
lo que posiblemente contribuya a una disminución en
la disfunción multiorgánica de pacientes críticamente
enfermos. Se recomienda una estrecha vigilancia del
VT mecánico y espontáneo para asegurar que esta estrategia ventilatoria se ajuste a los criterios de ventilación de protección pulmonar.
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2.
94
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APUNTES
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8
Ventilación con liberación de presión en
la vía aérea (APRV)
Juan Luis Echeverri, MD; Marco González, MD
Introducción
La APRV fue primero descrita e introducida en la práctica clínica hace más de 20 años (1). Es un modo de
ventilación mecánica que se describe como un soporte
ventilatorio parcial y se basa en el concepto del pulmón
abierto, que busca el reclutamiento alveolar mediante la
aplicación de ciclos inspiratorios de presión (inspiración pasiva) alternados con períodos de liberación que
logran ventilación (espiración pasiva). La meta primaria de este modo es oxigenación con seguridad y comodidad: la seguridad se basa en un soporte ventilatorio
adecuado sin aplicar presiones peligrosamente altas en
la vía aérea, minimizando el riesgo de injuria pulmonar
inducida por el ventilador (VILI) y sin deprimir el estado hemodinámico; y la comodidad se basa en permitir al paciente respiraciones espontáneas en diferentes
niveles de presión (inspiración y espiración activas),
preservando el funcionamiento activo del diafragma
y minimizando la asincronía paciente-ventilador (2). A
pesar de que la APRV no es un modo rutinariamente
utilizado en la práctica clínica, se considera un modo
alternativo de rescate para aquellos pacientes con estados de hipoxemia severa.
Conceptos fisiopatológicos
básicos
Los pacientes que son ventilados en APRV obtienen el
mayor beneficio del modo cuando se les permite tener
ventilación espontánea (3).
Distribución de la ventilación
Diferentes estudios han demostrado que la ventilación se distribuye de forma diferente en la respiración
espontánea y la ventilación mecánica (4). Durante la
respiración espontánea, las fibras musculares posteriores del diafragma se contraen con más fuerza que
las fibras anteriores; así, cuando los pacientes están en
posición supina, las regiones pulmonares dependientes tienden a ser mejor ventiladas durante la respiración espontánea, lo que mejora el intercambio ventilación-perfusión porque estas zonas tienen más flujo
sanguíneo disponible. Si el diafragma se relaja, este se
moverá por el peso de la cavidad abdominal y la presión intraabdominal en dirección cefálica; el volumen
corriente (VT) en la ventilación mecánica se distribuye
más hacia las regiones anteriores no dependientes y
menos perfundidas del pulmón por tener menos impedancia de presión (Figura 1) (5).
Cuando se compara la ventilación espontánea y la
ventilación mecánica controlada (VMC) en pacientes
con pulmones sanos y en pacientes con pulmones enfermos, el volumen se dirige a áreas del pulmón menos ventiladas por estar atelectásicas. Se ha demostrado que las regiones posteriores del diafragma se mueven más que la parte tendinosa anterior cuando una
respiración profunda o suspiros se realizan durante
ventilación espontánea (6).
Por tomografía computarizada (TC) de pacientes
con síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA)
se revelan diferentes densidades correspondientes a
áreas de colapso alveolar localizadas principalmente
en las regiones dependientes del pulmón; esto se correlaciona con el cortocircuito intrapulmonar, que explica la hipoxemia arterial observada en estos pacientes
(7). La formación de estas densidades radiográficas se
atribuye a colapso alveolar causado por las presiones
superimpuestas en el pulmón y la desviación cefálica del diafragma, lo cual se hace más importante y
evidente en áreas dependientes del pulmón durante
VMC (8). Se considera que la respiración espontánea
sostenida mejora la distribución de la ventilación hacia áreas pulmonares dependientes; esto logra mejorar
la relación ventilación/perfusión (Va/Q) presumiblemente porque la contracción del diafragma se opone a
la compresión alveolar (9). Este concepto se apoya en
observaciones de tomografía de pacientes anestesiados en las que se demuestra que las contracciones del
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Ventilación espontánea
Ventilación mecánica
VA/Q
VA/Q
VT
VA/Q
VT
VA/Q
Figura 1. Distribución de la ventilación durante la respiración espontánea en comparación con VMC.
diafragma inducidas por estimulación del nervio frénico favorecen la distribución de la ventilación a áreas
pulmonares dependientes bien perfundidas, por lo
que disminuye la formación de atelectasias (10).
Los beneficios de la ventilación espontánea pueden
ser conseguidos con el uso de la APRV. Wrigge y colaboradores (11) estudiaron el efecto de la ventilación
espontánea en los volúmenes pulmonares con técnicas de TC y técnicas de lavado de nitrógeno en un
modelo porcino de injuria pulmonar con ácido oleico.
Se induce al modelo una injuria pulmonar sostenida
equivalente y luego se dividen en 2 grupos, todos
ventilados con APRV, pero un grupo con ventilación
espontánea y el otro con ventilación controlada. En
el grupo con ventilación espontánea se incrementó la presión parcial de oxígeno en la sangre arterial
(PaO2), el volumen pulmonar al final de la espiración
evaluado por TC y el índice de aireación guiado por
TC. Con las características del lavado de nitrógeno
se demostró que, adicionalmente, ocurre un fenómeno de reclutamiento, el cual no fue estático sino que
paulatinamente va incrementando a lo largo de las 4
horas del experimento, esto demuestra un beneficio
dinámico de la respiración espontánea con APRV (Figura 2). Un hallazgo importante de los investigadores
fue que el incremento en el volumen pulmonar y la
aireación de espacios alveolares se derivó del reclutamiento de las regiones dependientes del pulmón y no
de la sobredistención de regiones con mejor distensibilidad, lo que soporta el papel de protección pulmonar de la APRV. Otros datos experimentales sugieren
que este reclutamiento de las regiones dependientes
del pulmón puede ser causado esencialmente por un
incremento en la presión transpulmonar (PTP) secundario a la disminución en la presión pleural (Ppl) con
la respiración espontánea durante la APRV (12). Debido a que las secciones posteriores del diafragma se
contraen más que la parte anterior, la disminución en
98
la Ppl y el incremento localizado concomitante de la
PTP explican completamente el exitoso reclutamiento
de las áreas atelectásicas en las regiones dependientes
del pulmón adyacentes al diafragma (6, 10, 12, 13).
Intercambio de gas pulmonar
En pacientes con SDRA, el uso de APRV con respiración espontánea que aporte entre un 10% y un 30%
de la ventilación minuto (Ve) logra un aumento en
la relación Va/Q, en la oxigenación arterial y en el
reclutamiento de áreas pulmonares previamente no
ventiladas. Varios estudios clínicos demostraron que
la ventilación espontánea durante la APRV no necesariamente conduce a una mejoría instantánea en el
intercambio gaseoso. Su efecto se percibe después de
6 horas y continúa durante el tiempo de ventilación
con APRV y en respiración espontánea (14).
Reclutamiento
El reclutamiento alveolar es un fenómeno inspiratorio
y depende fundamentalmente de la presión de apertura de las diferentes unidades alveolares (15). En el
SDRA puede haber una multitud de presiones de apertura distribuidas a través del pulmón (16-19). A pesar
de que el mecanismo exacto no se conoce, el pulmón
es interdependiente y el reclutamiento de espacios aéreos resulta en una tracción radial de alveolos vecinos
que produce un efecto repetido de reclutamiento dependiente del tiempo (20-22). Es por esto que una respiración espontánea sobreimpuesta a altos volúmenes
pulmonares puede ser más exitosa en lograr un reclutamiento alveolar progresivo y sostenido que lo que se
logra con un VT mecánico en ventilaciones controladas
entre un nivel de la presión positiva al final de la espiración (PEEP) y una presión inspiratoria final.
A pesar de que las maniobras de reclutamiento pueden ser efectivas en mejorar el intercambio gaseoso y
8 / Ventilación con liberación de presión en la vía aérea (APRV)
Efectos cardiovasculares
Un efecto importante del gran reclutamiento alveolar
logrado con APRV es la reducción y casi total eliminación de la vasoconstricción pulmonar hipóxica, lo cual
afecta de manera positiva el flujo sanguíneo sistémico y
pulmonar (11, 13). Al revertir la vasoconstricción pulmonar hipóxica, se reduce la resistencia vascular pulmonar (RVP) y, a su vez, disminuye la presión efectiva contra la cual el ventrículo derecho (VD) eyecta su
volumen latido (poscarga). El incremento en la fracción
de eyección del VD conduce a una disminución en el
volumen sistólico final y, a su vez, en la presión sistólica
final. La disminución en la presión del VD aumenta el
vaciamiento de la aurícula derecha (AD) e incrementa el
retorno venoso al corazón. Este incremento en el retorno venoso genera un aumento del gasto cardíaco por un
incremento en el volumen latido; un método con bajo
costo de oxígeno para mejorar la desempeño cardíaco
(13, 26). Finalmente, todo se traduce en una mejor perfusión a todos los órganos de la economía (27).
Todos estos beneficios hemodinámicos se logran
solo si se conserva la respiración espontánea durante
la APRV. Durante la respiración espontánea, el descenso del diafragma dentro del abdomen simultáneamente reduce la Ppl e incrementa la presión intraabdominal; esto reduce efectivamente la presión dentro
de la AD mientras que comprime las vísceras abdominales desplazando la sangre hacia la vena cava inferior, y permite un aumento del gradiente entre la
presión sistémica media y la AD (Gr PSM/AD); finalmente, este gradiente aumenta, lo que genera un
mayor retorno venoso al corazón derecho y, por ende,
un incremento el volumen latido y gasto cardíaco del
ventrículo izquierdo (VI) (28, 29). Cuando el diafragma es paralizado y se moviliza de forma pasiva, el
efecto de la ventilación en el Gr PSM/AD es mínimo,
lo que produce un efecto negativo sobre el retorno
venoso y el gasto cardíaco que puede llegar, incluso,
a comprometer la parte hemodinámica, sobre todo si
esto se acompaña de estados de hipovolemia (30).
900
APRV
+
APRV
700
APRV -
500
APRV +
la distensibilidad, su efecto parece no ser sostenido y
requiere de maniobras repetidas (23, 24). Alternativamente, la APRV puede ser vista como una maniobra
casi continua de reclutamiento si se asegura que el aumento de la presión durante la inspiración ocupe el 80%
al 95% del tiempo total del ciclo, creando un pulmón
abierto que facilita aún más la respiración espontánea.
En esencia, la respiración mecánica asistida no puede
generar la misma distribución del gas que la respiración espontánea. En APRV, la respiración espontánea
en un nivel alto de presión positiva continua en las vías
respiratorias (CPAP) mejora la ventilación dependiente
a través de cambios en la Ppl y no por la aplicación de
presión adicional en la vía aérea (25).
Pre ALI
ALI
2 h Rx
4 h Rx
300
Figura 2. Volúmenes pulmonares al final de la espiración con (+) y sin (-)
respiración espontánea durante la APRV. La técnica de lavado de nitrógeno en un modelo porcino de injuria pulmonar demostró el beneficio de
la respiración espontánea en APRV (verde) al evidenciar el incremento
constante de los volúmenes pulmonares comparado con APRV sin respiración espontánea (amarillo). IPA: injuria pulmonar aguda; Rx: radiografía.
Perfusión de órganos
Con la APRV se ha demostrado un aumento del desempeño cardíaco, así como el flujo sanguíneo pulmonar. Parece lógico predecir que estos cambios en
el flujo sanguíneo también pudieran ocurrir en otros
sistemas orgánicos. En un ensayo clínico con 12 pacientes con lesión pulmonar aguda (LPA), ventilados en APRV con y sin ventilación espontánea (31),
se observó de una manera sutil cómo una estrategia
ventilatoria logra modificar la perfusión a los órganos
finales independientemente de los cambios en el volumen circulante efectivo basados en expansores del
volumen plasmático o el uso de agentes vasopresores.
Terminología de la APRV
La APRV se clasifica como una ventilación mandatoria intermitente controlada por presión y se aplica
utilizando una relación inspiración: espiración (rel
I:E) invertida durante todo el ciclo respiratorio (32).
Como tal, existen tanto respiraciones mandatorias
(disparadas y cicladas por la máquina), como también
respiraciones espontáneas (disparadas y cicladas por
el paciente). Las respiraciones mandatorias aplicadas
por la APRV se disparan por tiempo, limitadas por
presión y cicladas por tiempo; mientras que las respiraciones espontáneas pueden ocurrir tanto durante
como entre las respiraciones mandatorias. La terminología que maneja se basa en el concepto histórico de
que la APRV alterna 2 niveles de CPAP en el tiempo.
La amplitud de la respiración mandatoria disparada
por tiempo se llama P alta, en vez de presión inspiratoria, y su duración en el tiempo se llama T alto, en vez
de tiempo inspiratorio. De modo similar, la presión
espiratoria se llama P baja y el tiempo espiratorio o
tiempo de liberación se conoce como T bajo (1, 15, 33).
Basado en todo lo anterior, se puede decir que la P
alta (Pa/P1) es la presión máxima a la que se sube la
99
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
presión al final de la inspiración; la P baja (Pb/P2) es
la presión mínima a la que se baja la presión al final de
la espiración. Del mismo modo se puede decir que el
T alto (Ta/T1) es el tiempo durante el cual se sostiene
la Pa/P1 y el T bajo (Tb/T2) es el tiempo durante el
cual se sostiene la Pb/P2. El objetivo principal al ajustar estas 4 variables es lograr un incremento en la presión media de la vía aérea (Pm VA), la cual previene
el colapso de alveolos inestables y sobre el tiempo recluta unidades alveolares adicionales (Figura 3) (34).
La principal diferencia de la APRV con modos ventilatorios convencionales es que, en APRV, la presión
inspiratoria media es maximizada y la presión espiratoria final se logra con la generación de una autoPEEP intencional (34).
Cómo ventilar pacientes en APRV
Como con cualquier estrategia ventilatoria que se use
en SDRA, la meta es ventilar los pacientes sin inducir
lesión pulmonar adicional.
Conceptos básicos de protección pulmonar
Si se dibuja una gráfica con la presión del pulmón
en el eje horizontal y el volumen en el eje vertical,
el resultado es una gráfica de distensibilidad o curva presión-volumen (curva P-V). Esta curva tiene 2
puntos de inflexión entre los cuales su pendiente es
más inclinada, lo que indica mayor distensibilidad
o elasticidad. Por debajo del punto de inflexión inferior (PII), los alveolos pueden colapsarse, mientras que por encima del punto de inflexión superior
(PIS), el pulmón pierde su elasticidad y los alveolos
se sobredistienden (34). Para proteger el pulmón, el
reto en la ventilación mecánica es mantener el pulmón entre estos 2 puntos a través del ciclo respiratorio (34). Esta estrategia ha demostrado mejorar la
distensibilidad pulmonar y la PaO2 en pacientes con
SDRA, al mismo tiempo que protege el pulmón del
daño generado por el continuo abrir y cerrar de los
alveolos durante el ciclo respiratorio (atelectrauma)
o de la injuria por distención durante la inspiración
(volutrauma/barotrauma). Previene, además, la li-
Ventilación por liberación de presión en la
vía aérea con respiración espontánea
Pm VA
T alto
T1
P alta
30
Presión de la vía aérea (cm H2O)
25
15
10
P baja
0
1
T bajo
2
3
4
5
T2
Figura 3. Grafica de presión-tiempo en APRV (Pm VA: presión media de la vía aérea).
100
6
Tiempo
7
8
9
10
8 / Ventilación con liberación de presión en la vía aérea (APRV)
beración de mediadores inflamatorios asociada con
estos 3 fenómenos (biotrauma) (2, 34).
La APRV se considera un enfoque de pulmón abierto,
un concepto de maximizar y mantener el reclutamiento alveolar a través del ciclo respiratorio ventilando
el pulmón en la parte más pendiente de la curva P-V,
entre el PII y el PIS, para evitar la sobredistención alveolar en la inspiración y colapso alveolar en la espiración (Figura 4).
en
lum
o vo
ulm
ia p
Injur
APRV
r alt
ona
Volumen
PIS
r
ona
ulm
ia p lumen
r
ju
In jo vo
ba
PII
Presión
Figura 4. La APRV se ajusta para ventilar el pulmón entre los 2 puntos
de inflexión de la curva P-V, donde la Pa (P1) debe ser inferior al PIS y
la Pb (P2) debe ser superior al PII (PII: punto de inflexión inferior; PIS:
punto de inflexión superior).
Programación de la APRV
La programación de los parámetros de la APRV va de
la mano con todos los conceptos de protección pulmonar previamente mencionados. Existen en la literatura
algunas recomendaciones básicas de cómo hacerlo; sin
embargo, no hay un consenso definitivo al respecto.
Posiblemente, lo más difícil de ajustar es la Pb (P2) y el
Tb (T2). Existen 2 escuelas de pensamiento al respecto
(2): la primera propone un Tb (T2) corto con una Pb
(P2) de cero cm H2O para prolongar la relación I:E y
crear un cierto nivel de auto-PEEP (iPEEP), la otra utiliza Tb (T2) más largos para evitar generar iPEEP y programar Pb (P2) más altas para evitar el colapso alveolar
(33, 35). A pesar de que existen pocos datos para soportar alguna de las 2 escuelas, la mayoría de los autores
recomiendan la primera estrategia como una medida
para mantener la apertura alveolar al final de la espiración y evitar una sobredistención alveolar (2).
P alta/P baja (P1/P2)
Algunos autores recomiendan construir una curva P-V
para el paciente ventilado y, subsecuentemente, programar la Pa (P1) por debajo del PIS y la Pb (P2) por
encima del PII en la rama inspiratoria de la curva; esto
evita la generación de lesión pulmonar (Figura 4) (27,
36-38). Otros autores recomiendan programar la Pa
(P1) de acuerdo con la presión meseta (Pm) si el paciente está en un modo controlado por volumen, o de
acuerdo con la presión pico en la vía aérea si el paciente
está en un modo controlado por presión (15, 26, 39). La
sugerencia general es programar la Pa (P1) entre 30-35
cm H2O mientras que la Pb (P2) se deja en cero cm H2O.
Esto se complementa con un muy corto Tb (T2), lo cual
genera atrapamiento de aire intencional o iPEEP para
mantener el volumen pulmonar al final de la espiración. Este método tiene en consideración evitar excesivas presiones de inflación, pero se debe tener cierto
grado de precaución ya que el VT generado podría ser
altamente variable y más alto que el estándar de cuidado aceptado (6-7 mL/kg), debido a la contribución
del esfuerzo inspiratorio espontáneo del paciente. Una
desventaja de este método es que la auto-PEEP generada puede ser muy variable y una manera poco confiable de evitar el colapso alveolar cuando se compara con
la aplicación directa de PEEP (33, 40, 41).
T alto/T bajo (T1/T2)
El Ta (T1) se ajusta como una función de la frecuencia
de respiraciones mandatorias deseadas (frecuencia
respiratoria -FR-). Usualmente se inicia en 4 segundos. Para el Tb (T2), algunos autores recomiendan utilizar la curva de flujo espiratorio como la manera para
ajustarlo, programándolo para que termine cuando se
alcanza el 40% del flujo espiratorio pico. Este método intenta crear una cantidad promedio de iPEEP. El
problema con este método es que la cantidad de auto-PEEP creada es altamente variable y depende del
nivel de Pa (P1) logrado (asumiendo una Pb de cero
cm H2O), de la distensibilidad del sistema respiratorio y de la resistencia; todas estas variables cambian
continuamente durante la ventilación mecánica (33,
35). Otros autores recomiendan ajustar el Tb (T2) de
acuerdo con las constantes de tiempo espiratorias (τ)
del sistema respiratorio (15, 42).
La constante de tiempo (CT) se calcula como el producto de la distensibilidad estática respiratoria (Cest) y
la resistencia, ambas variables fácilmente obtenidas al
lado de la cama del paciente. Este método permite un estimado de la cantidad de auto-PEEP que se genera. Durante la disminución del flujo pico espiratorio (FPE), una
CT (τ) es el tiempo que se demora cada variable (presión
-P-/flujo -F-/volumen -V-) en modificarse un 63,2% con
101
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
respecto a su valor de inicio en cada ciclo respiratorio.
Las 3 variables (P/F/V) se afectan de manera idéntica
con cada CT (τ). Así, por ejemplo, después de pasar una
CT, la presión alveolar es un 36,8% de su valor inicial;
luego de 2 constantes de tiempo, esta es 13,5%; luego de
3 CT, esta es 5%; y luego de 4 CT, esta es 1,8%. Por tanto,
si la Pa (P1) es 30 cm H2O y la Pb (P2) es cero cm H2O y
la Tb (T2) es programada a 1 CT, la auto-PEEP esperada
es cerca de 11 cm H2O; pero podría ser 4 cm H2O a 2 CT
y 1,5 cm H2O a 3 CT, y así hasta que el alveolo se vacíe
completamente y no quede ningún volumen al final de
la espiración. Usualmente, entre 4 a 5 CT (τ) son necesarias para eliminar completamente la auto-PEEP (42,
43). Se debe tener alguna precaución con este método,
ya que las CT cambian continuamente durante la ventilación mecánica y un nivel fijo de presión alveolar no
puede ser garantizado todo el tiempo (33).
En términos generales, se recomienda un Tb (T2)
entre 0,2-0,8 segundos (este tiempo debe corresponder
a un 40% del flujo pico espiratorio o al cumplimiento
de al menos 1 CT espiratoria) (Figura 5) (34). Programar un Tb (T2) más alto de 0,8 segundos en pacientes
con SDRA en el que las CT son, en general, muy cortas
por la pobre distensibilidad pulmonar puede causar
colapso alveolar y desreclutamiento, lo que puede ser
peligroso, especialmente si la Pb (P2) se programó en
cero cm H2O (15, 39).
Respiraciones espontáneas
La recomendación para poder obtener todos los beneficios de la ventilación espontánea en APRV es
permitir que esta aporte entre el 10% al 30% de la Ve
total (9, 36). Es por esto que la sedación se debe titular
para una meta de respiraciones espontáneas que den
al menos un 10% de la Ve total (34).
Destete de la APRV
Algunos autores recomiendan utilizar el método conocido como drop and stretch para hacer el destete de
la APRV (15, 44). Este consiste en reducir gradualmente la Pa (P1) (drop) y aumentar gradualmente el
Ta (T1) (stretch). Con estas 2 intervenciones se reduce gradualmente la presión inspiratoria máxima y se
reduce el número de liberaciones programadas hasta
que el modo se convierte en una CPAP como modo de
respiración espontánea previo a la extubación.
Flujo inspiratorio y espiratorio en ventilación con
liberación de presión en la vía aérea
Presión inspiratoria pico
Respiración
Espontánea
100
80
Inspiración
60
Inicio fase de
liberación
Flujo de gas (L/min)
40
T2
20
0
1
2
3
4
20
5
6
7
8
25%
40
50%
Espiración
60
80
Tiempo (s)
100
Tb termina en
40% del FPE
75%
100%
T alto
T bajo
Figura 5. Ajuste de Tb (T2) para terminarlo cuando el FPE llegue a un 40% en la curva de flujo-tiempo; esto sucede cuando ha pasado 1 CT. CT:
constante de tiempo; FPE: flujo pico espiratorio.
102
8 / Ventilación con liberación de presión en la vía aérea (APRV)
La recomendación es bajar la Pa (P1) de 2-3 cm H2O
cada vez y aumentar el Ta (T1) de 0,2-0,5 segundos
(15, 44). Una vez la Pa (P1) llega a un valor de 16 cm
H2O, el Ta (T1) esté entre 12-15 segundos y la respiración espontánea aporte la mayoría del volumen minuto total, el modo puede ser cambiado a una CPAP
y, luego, este se titula hacia abajo. Una vez la CPAP
está entre 5-10 cm H2O, el paciente puede ser extubado siempre y cuando el estado mental, la protección
de vía aérea y el manejo de secreciones no sean una
contraindicación para hacerlo.
La experiencia mundial en
estudios clínicos de APRV
Varias experiencias han sido publicadas en la literatura en apoyo al uso de APRV en pacientes con falla
respiratoria (34).
Sumeet Jain y colaboradores resumen los 30 años de
APRV con un análisis de los diferentes estudios publicados. Concluyen que, por la divergencia en la nomenclatura, no es posible compararlo con otros modos; hay
inconsistencias en su uso sin definir si es APRV o sistema de bipresión positiva (BiPAP), ya que claramente
hay diferencias entre estos modos de soporte parcial.
Sin embargo, los investigadores clasifican los estudios
de acuerdo con los parámetros programados en fijos
(APRV-F) y los personalizados de acuerdo con la pendiente de la curva P-V (APRV-P). Compararon todos
los estudios publicados y concluyeron que la APRV-P
estabiliza los alveolos y reduce el desarrollo de SDRA
en modelos animales y en pacientes con trauma (45).
Putensen y colaboradores (27), basados en la experiencia de publicaciones previas, diseñaron un estudio para determinar si el uso de APRV con respiración
espontánea como modalidad ventilatoria primaria
previene el deterioro de la función cardiopulmonar
cuando se compara con VMC en un grupo de pacientes en riesgo de SDRA. Se ingresan 30 pacientes con
trauma múltiple, con una puntuación de gravedad
de la lesión (ISS) >40 y en ventilación mecánica que
se dividen en 2 grupos aleatorizados, 1 asignado a
respirar espontáneamente con APRV (grupo APRV,
15 pacientes) y el otro a recibir ventilación mecánica
controlada por presión (PCV, 15 pacientes) durante 72
horas. En este último grupo, los pacientes se pasaban
a APRV hasta el destete luego de 72 horas de ingreso
al estudio. Los autores demostraron que el uso primario de APRV con respiración espontánea fue asociado
con un incremento (p <0,05) en la distensibilidad del
sistema respiratorio, en la PaO2, en el índice cardíaco y en la entrega de oxígeno; también una reducción
(p <0,05) en la mezcla venosa y en la extracción de
oxígeno. En contraste, los pacientes que recibieron 72
horas de PCV tuvieron más baja distensibilidad del
sistema respiratorio, PaO2, índice cardíaco, entrega de
oxígeno y mezcla venosa (p <0,05). El uso primario
de APRV con respiración espontánea fue consistentemente asociado con un uso más corto del soporte
ventilatorio (15 ± 2 días frente a 21 ± 2 días, p = 0,032),
menor tiempo de intubación (18 ± 2 días frente a 25 ±
2 días, p = 0,011) y menor tiempo de estadía en la unidad de cuidados intensivos (UCI) (23 ± 2 días frente a
30 ± 2 días, p = 0,032). Estos hallazgos le permitieron
a los autores concluir que mantener la respiración espontánea durante APRV requiere menos sedación y
mejora la función cardiopulmonar, presumiblemente por el reclutamiento de unidades pulmonares no
ventiladas, lo que requiere una duración más corta del
soporte ventilatorio y de la estadía en la UCI.
Varpula y colaboradores publicaron 2 estudios: el
primero comparó la APRV en posición prono frente
a la ventilación intermitente mandatoria sincronizada
(SIMV), comparando la oxigenación en pacientes con
SDRA, con un ensayo aleatorizado y controlado en 2
grupos de 15 y 18 pacientes, y se encontró que la oxigenación fue mejor en el grupo de la APRV antes y después del prono. No hubo diferencias en la sedación ni
variables hemodinámicas (46). El otro estudio trató de
demostrar si con la APRV había una recuperación más
rápida del SDRA en 30 pacientes en el grupo de APRV
y 28 pacientes en el grupo de SIMV. La única ventaja de
la APRV fue una presión pico menor; la mortalidad y
los días de ventilación no tuvieron diferencia (47).
Maxwell y colaboradores compararon la APRV y la
ventilación con volúmenes bajos en pacientes con trauma para tratar de definir la prevención de SDRA en
un ensayo aleatorizado y controlado con 31 pacientes
asignados al grupo de APRV y 30 pacientes asignados
en el grupo de bajos volúmenes. No hubo diferencias
significativas entre las 2 modalidades de ventilación;
sin embargo, con la APRV hubo tendencia a más días
de ventilación mecánica, más estancia en UCI y más
neumonía asociada con el ventilador (48).
González y colaboradores (49) compararon un grupo de pacientes ventilados con APRV/BiPAP durante
un período con un grupo control de una base de datos
multicéntrica internacional ventilados en modo asisto-controlado por volumen (A/C). El objetivo fue determinar si los pacientes ventilados con APRV/BiPAP
tienen una mortalidad más baja en la UCI comparado
con los pacientes ventilados en A/C. Incluyeron 234
pacientes que fueron ventilados solo en APRV/BiPAP
y 1228 pacientes ventilados en A/C. Se utilizó un puntaje de propensión para poder comparar a los pacientes ventilados en A/C extraídos de la base de datos
multicéntrica (controles) con los pacientes ventilados
con APRV (casos) y poder hacer el análisis entre los
grupos. Con el uso de este puntaje, lograron cruzar
234 pacientes con APRV/BiPAP con 234 controles
ventilados en A/C. Los autores encontraron que los
103
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
pacientes ventilados con APRV/BiPAP tuvieron una
presión inspiratoria más baja para un VT igual; en este
grupo también se encontraron presiones espiratorias
más altas. Estas diferencias en parámetros ventilatorios se asociaron, en el grupo de APRV/BiPAP, con
mejores índices de oxigenación al compararlos con los
pacientes en A/C. Sin embargo, no se encontraron diferencias en la mayoría de los resultados principales,
incluyendo días de ventilación mecánica o de liberación del ventilador, tasa de reintubación, tiempo de
estadía en la unidad y, en especial, mortalidad en UCI
(28%, APRV/BiPAP frente a 33%, A/C; p = 0,19).
Otros estudios en los que se comparan la APRV en
pacientes obesos o maternas, son series de casos o retrospectivos que no se tienen en cuenta para esta revisión.
Estudios experimentales
recientes
Guldner y colaboradores (50), en un estudio experimental, evaluaron el efecto de diferentes niveles de
respiración espontánea durante la APRV/BiPAP en
la distribución regional de la aireación y perfusión
pulmonar con una técnica combinada de tomografía
por emisión de positrones-tomografía computarizada (PET/TC). Se creó un modelo de injuria pulmonar inducido por lavados repetidos del pulmón con
solución salina normal en 12 cerdos. Luego de lograr
valores de presión arterial de oxígeno y la fracción
inspirada de oxígeno (PaFi) menores a 200, ventilaron
con el modelo de APRV/presión positiva binivel en la
vía aérea (BILEVEL) y suspendieron la parálisis muscular para permitir la respiración espontánea en los
animales. Después evaluaron 4 diferentes niveles de
contribución de la respiración espontánea a la Ve: 1)
0%; 2) mayor de 0% hasta 30%; 3) mayor de 30% hasta
el 60%; 4) mayor de 60%. Los autores evaluaron diferentes variables de intercambio gaseoso, hemodinámicas y respiratorias y encontraron que los más altos
niveles de respiración espontánea durante la APRV/
BILEVEL mejoraron la oxigenación, disminuyeron la
PTP a pesar de un mayor esfuerzo inspiratorio (disminuyó el estrés), redujo el tejido pulmonar no aireado
con mínimos cambios en la distribución de la perfusión y disminuyó el strain (o deformación) global. Se
concluyó, en un modelo animal de IPA/SDRA, que
los niveles de respiración espontánea con APRV/BILEVEL muy por encima de lo actualmente recomendado en la práctica clínica, (10% a 30% del volumen
minuto) mejora la oxigenación porque incrementa de
manera significativa la aireación hacia las zonas más
dependientes, especialmente las partes dorsales del
pulmón. A mayores niveles de respiración espontánea, mayor efecto de la oxigenación, reducción del estrés y del strain sobre el pulmón.
104
Ventajas de la APRV
Las mayores ventajas de la APRV sobre los demás
modos de ventilación convencionales incluyen la preservación de la ventilación espontánea no asistida a
través de todo el ciclo respiratorio, el mantenimiento de un tiempo de inflado relativamente largo que
permite una relación invertida, favorecimiento del
reclutamiento (mientras más largos los tiempos de inflación, mayor las áreas del pulmón potencialmente
disponibles para el intercambio gaseoso) y los beneficios de la protección pulmonar (51, 52).
Desventajas de la APRV
La APRV es un modo ventilatorio que tiene sus propias desventajas. Algunos autores alertan sobre la
ventilación espontánea ya que este esfuerzo respiratorio incrementa el consumo de oxígeno de los músculos respiratorios, el cual puede alcanzar hasta un 25%
del consumo de oxígeno corporal total (53). Este incremento en la perfusión de los músculos respiratorios
puede desviar la perfusión sistémica y la entrega de
oxígeno lejos de los órganos vitales, lo cual podría ser
deletéreo, especialmente en estados de choque (54).
Otra desventaja es un posible efecto al aumentar el
trabajo para respirar (TPR), que potencializa la formación de edema pulmonar al incrementar el gradiente
de PTP. Las respiraciones espontáneas que ocurran en
Pb (P2) o durante la transición de liberación de presión
de Pa (P1) a Pb (P2), generan el TPR más alto (55). Estas respiraciones pueden crear una gran incomodidad
y asincronía, ya que la presión en la vía aérea podría
estar bajando y el flujo de gas podría estar escapando
del circuito cuando el paciente está tratando de inspirar aire (35). Finalmente, la APRV, como una forma
de ventilación controlada por presión, tiene el riesgo
de cambios de volumen con alteraciones en la mecánica pulmonar y cambios en el esfuerzo inspiratorio
espontáneo del paciente, lo que puede generar altos
VT y variaciones en la PTP, lo que conlleva un riesgo de volutrauma (35, 56). En algunos estudios, los
volúmenes exhalados medidos pueden exceder los 9
mL/kg de peso. Estos grandes volúmenes exhalados
implican grandes volúmenes inspiratorios finales que
podrían violar las estrategias previamente mencionadas de protección pulmonar, esto incrementa el riesgo
de VILI y, probablemente, la mortalidad (57).
Conclusiones
La APRV es un modo alternativo de ventilación que
viene siendo utilizado en pacientes con falla respiratoria aguda, particularmente en el SDRA, cada vez con
más frecuencia. Estudios en animales y clínicos han de-
8 / Ventilación con liberación de presión en la vía aérea (APRV)
mostrado que, cuando se compara con la ventilación
convencional, la APRV tiene efectos benéficos en el
reclutamiento alveolar, la oxigenación, el flujo sanguíneo hacia órganos finales, vasoconstricción pulmonar
hipóxica y los requerimientos de sedación. Se requieren estudios adicionales que comparen directamente
la APRV con los protocolos de ventilación del ARDSnetwork, específicamente en SDRA, para determinar si
existe algún beneficio en reducción de la mortalidad.
Por ahora, la APRV puede ser usada como una alternativa segura y efectiva en este grupo de pacientes, ya que
su gran potencial para proveer reclutamiento alveolar
puede ser de gran ayuda en estados de hipoxemia refractaria, siempre y cuando se permitan respiraciones
espontáneas no asistidas al paciente.
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APUNTES
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9
Ventilación de Soporte Adaptativo (ASV)
Leopoldo Ferrer
Introducción
Como hemos podido darnos cuenta, indudablemente
en la actualidad y hacia el futuro, el soporte ventilatorio busca cada vez más, simular el sistema innato de
respiración, buscando la mayor sincronía, efectividad
y eficiencia, como sistema de soporte. Esto es lo que
ha conllevado a darle fuerza al desarrollo y la divulgación de los modos ventilatorios basados en el concepto de asa cerrada.
El concepto de asa cerrada implica una retroalimentación, positiva o negativa, proveniente de información obtenida desde el paciente, basado en mediciones realizadas en forma casi continua, que permiten
modificar o adaptar de una manera más fisiológica e
individualizada el soporte ventilatorio suministrado.
A este grupo de modos ventilatorios pertenece la
Ventilación de Soporte Adaptativo (ASV), la cual pretende asegurar una ventilación minuto alveolar efectiva con el mayor rendimiento del trabajo respiratorio.
La cantidad de soporte ventilatorio suministrado por el
ventilador está determinado por las características mecánicas medidas y el esfuerzo respiratorio del paciente.
Historia
La ASV es un descendente del modo Ventilación
Mandatoria Minuto (VMM), descrito por Hewllet
en 1977. Esta VMM aseguraba un volumen minuto
independiente de las características mecánicas y del
trabajo respiratorio del paciente. Entre la limitaciones
encontrada a la VMM se han descrito: el fomento de
respiraciones rápidas no efectivas, desarrollo de autoPEEP, entrega de un Vt peligrosamente elevado, aumento del espacio muerto e inapropiada programación de las variables por falta de entendimiento por
parte del clínico.
ASV es un nuevo modo de asa cerrada disponible
en el ventilador Hamilton G5, que busca sopesar las
limitaciones de la VMM, y proveer una forma sencilla
y completa de programación y monitoría. La ASV asegura un ventilación minuto, pero optimiza el patrón
respiratorio, buscando llevar al paciente al punto de
mayor rendimiento energético.
Definición
La ASV es un modo de asa cerrada diseñado para proveer una ventilación minuto mínima programada por
el clínico, en pacientes que respiran o no espontáneamente, teniendo en cuenta para ello las características
mecánicas del sistema respiratorio (distensibilidad,
resistencia y desarrollo de autoPEEP). Eso quiere
decir, que la principal variable a programar en este
modo es el porcentaje de asistencia de ventilación minuto (%VM) que se le va a suministrar a cada paciente, basado en el peso ideal del mismo. Adicionalmente, se programa el límite de presión máxima (Pmax),
la PEEP y la FiO2. Por eso se considera un modo que
asegura volumen y está limitado por presión.
En respuesta a esto la ASV adapta automáticamente
el volumen corriente, la frecuencia respiratoria mandatoria y la relación I:E. De esta manera busca evitar
las respiraciones rápidas superficiales (no efectivas
desde el punto de vista de intercambio gaseoso), evitar altos volúmenes corrientes con el potencial volu y
barotrauma, y prevenir el atrapamiento aéreo.
La meta más importante es asegurar una ventilación alveolar efectiva minimizando el trabajo respiratorio total, llevando al paciente a un patrón respiratorio “casi ideal”.
Principio de funcionamiento
El principio básico de la ASV está en los trabajos de
Otis et al y Mead et al, los cuales demuestran que a un
nivel dado de ventilación alveolar existe una frecuencia
respiratoria particular que es la menos costosa en términos de trabajo respiratorio, donde la fuerza o tensión
promedio desarrollada por los músculos es mínima.
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Recordemos que para mantener una ventilación alveolar dada a frecuencias respiratorias muy bajas se
necesitan volúmenes corrientes muy grandes, lo cual
implica un gran esfuerzo para vencer las fuerzas de retroceso elástico de los pulmones y el tórax, y por ende
un alto nivel de trabajo respiratorio (punto A en figura
1). Por otro lado, a frecuencias respiratorias muy altas,
el mantenimiento de una adecuada ventilación alveolar requiere un incremento significativo en la fuerza
muscular y en la frecuencia del trabajo para vencer la
resistencia al flujo del sistema respiratorio (punto B en
figura 1). Entre esos dos puntos, existe una frecuencia
respiratoria óptima que favorece el desarrollo de un
mínimo trabajo respiratorio para un nivel de ventilación alveolar dado (punto C en figura 1).
Figura 1. Representación gráfica de la relación Volumen Corriente –
Frecuencia respiratoria a un Volumen minuto dado.
Esta frecuencia respiratoria óptima (f) se halla con la
siguiente fórmula:
Donde MV es ventilación minuto, VD es ventilación
espacio muerto anatómico y RCe es la constante de
tiempo espiratorio. Es importante tener en cuenta que
la ventilación minuto se calcula con base en el peso
ideal según el nomograma de Radford, el cual tiene
en cuenta la talla del paciente, y que el VD se calcula
2,2 ml/Kg, con base en el peso ideal reportado. Para
un futuro no muy lejano, se espera calcular el VD con
base en la curva de capnografia volumétrica disponible en estos ventiladores.
La constante de tiempo espiratorio describe que un
cambio de presión en el tiempo equivale a un cambio
de volumen, y nos habla de el porcentaje de volumen
que pueden movilizar los alveolos en un tiempo de
terminado (tabla 1).
Esta constante es determinada por el análisis de la
curva flujo-volumen. Con esta información la ASV
ajusta la relación I:E y la frecuencia mandatoria “target” para mantener una ventilación minuto “target”,
dentro de un área (rango de seguridad) diseñado para
evitar respiraciones rápidas superficiales (ventilación
de espacio muerto sin ventilación de espacio alveolar)
y excesivos volúmenes de inflación.
Tabla 1. Constante de tiempo espiratorio.
Duración del cambio de presión
(seg)
Cambio de volumen
resultante (% de
cambio)
1 x Constante de tiempo espiratorio
2 x Constante de tiempo espiratorio
3 x Constante de tiempo espiratorio
4 x Constante de tiempo espiratorio
5 x Constante de tiempo espiratorio
Infinito Constante de tiempo espiratorio
63
86,5
95
98
99
100
En forma complementaria, la ASV utiliza la aproximación matemática del ajuste de cuadrados mínimo
(LSF) para la valoración de la mecánica respiratoria
(distensibilidad, resistencia y autoPEEP), basado en
la ecuación de movimiento de un sistema respiratorio relajado. Estas mediciones son realizadas aproximadamente 200 veces por segundo, para obtener una
promedio por ciclo respiratorio de cada variable, aumentando la veracidad de los resultados.
La ecuación de movimiento en un sistema relajado
nos dice que la presión de la vía aérea (Pva) es igual a
la suma de las cargas elásticas, de resistencia y la carga
total del PEEP intrapulmonar. La carga elástica corresponde a la relación entre el volumen corriente (Vt) y la
distensibilidad (Dsr), y la carga de resistencia corresponde al producto del flujo (F) y la resistencia del sistema respiratorio (Rsr). La ecuación es la siguiente:
Pva= F x Rsr + Vt/Dsr + PEEPtotal
Incluso, el programa permite calcular variables en
fase inspiratoria y en fase espiratoria. De esta manera
podemos conocer: Dsr, Rsr insp, Rsr esp y PEEPi.
Todos estos principios los podemos representar en
la figura 2, pudiendo valorar en forma integral lo que
realiza el clínico y el programa de la ASV en la búsqueda de los “target” que nos interesan.
En otras palabras, la ASV busca unos target de Fr y
Vt para asegura una VM y el mayor rendimiento energético de la ventilación. Esto lo podemos observar en
110
Figura 2. Principios de funcionamiento del ASV.
9 / Ventilación de Soporte Adaptativo (ASV)
Figura 2. Principios de funcionamiento del ASV.
la pantalla del programa, la cual nos muestra donde
está el paciente (actual) y hacia donde lo queremos llevar (target) (figura 3). Adicionalmente muestra, como
la ASV genera un área límite de seguridad, la cual no
se pretende sobrepasar, pués dentro de esta se obtiene
los mayores rendimientos energéticos, se previene la
tendencia a apnea (punto A figura 4), se evita el volu
y barotrauma (ventilación protectora) (punto B figura 4), la aparición de patrones respiratorios con predominio de ventilación del espacio muerto (punto D
figura 4) y se previene la formación de atrapamiento
aéreo (punto C figura 4).
Esta área de seguridad la calcula basándose en los
cálculos encontrados en la tabla 2.
Tabla 2. Valores mínimos y máximos para el control de los parámetros determinados por la ASV con base en una ventilación protectora.
Parámetro
Presión inspiratoria (cmH2O)
Mínimo
5 por encima de PEEP 10 debajo de P max
Máximo
Volumen corriente (ml)
4,4 *Peso Ideal
15,4*Peso ideal
(limitado por Pmax)
Frecuencia respiratoria target
5resp/min
Frecuencia respiratoria mandatoria
Tiempo inspiratorio
Tiempo espiratorio
Relación I:E
5 resp/min
0,5 seg ó 1*RCe
3*RCe
1:4
-22 resp/min* %VolMin/100 (Si Peso Ideal mayor 15 Kg)
-45 resp/min * %Vol Min/100 (Si peso ideal menor de 15 Kg)
60 resp/min
2 seg
12 seg
1:1
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Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 3. Representación de Curva Frecuencia Respiratoria - Volumen
corriente de Punto blanco (target) en ASV y Área de seguridad
Figura 4. Limites del área de Seguridad determinado por la ASV. A:
Apnea, B: Volu/Barotrauma, C: PEEPi, D: Respiraciones rápidas superficiales.
¿Cómo programarlo y hacer el
seguimiento?
Para iniciar la ASV se requiere que el clínico ingrese
los valores de la talla y sexo (cálculo del peso ideal)
y el % de volumen minuto que se desea asistir (para
iniciar alrededor de 100%, puede hacerlo entre 25 –
350%). Adicionalmente, ingresar PEEP, FiO2, límite de
alarma de presión máxima (esta se activará 10 cmH2O
por debajo de este nivel programado), la sensibilidad
inspiratoria (trigger) y el % de flujo para ciclar (sensibilidad de transición espiratoria). Una vez iniciado, la
ASV entregará una serie de 3 respiraciones limitadas
por presión a una frecuencia entre 10 – 15 por min (de
112
acuerdo al peso ideal) y a una presión inspiratoria de
15 cmH2O por encima de la presión basal.
Durante este período, el ventilador mide la distensibilidad aparente, Rsr, RCe, Vt y Fr. Esas medidas
son utilizadas para determinar los “target” iniciales
de Fr y Vt, junto con ello determina el área de seguridad mencionado previamente. Posteriormente, los
target de Fr y Vt serán recalculados automáticamente
para cada respiración, y de esta forma el paciente erá
guiado a los puntos target, modificando la Pinsp y la
Fr. Por ejemplo, si se detectan volúmenes corrientes
muy bajos con frecuencias respiratorias elevadas, la
ASV automáticamente aumenta la Pinsp para mejorar
los volúmenes corrientes y disminuye el soporte de
Fr mandatoria para llevar el paciente a un punto mejor en el rendimiento energético de la respiración. De
esta manera adapta los cambios en Pinsp y Fr según la
condición detectada (figuras 5 y 6).
En el seguimiento de la respuesta al modo, evalúe
la respuesta clínica inicial y una vez alcanzado un estado estable mida la respuesta gasimétrica. De acuerdo a ello se pueden requerir ajustes en el % de volumen minuto asisitido, la FiO2, la PEEP o el límite de
alarma de la presión máxima para obtener los mejores
resultados con el paciente (tabla 3).
Una vez el ventilador el ventilador sensa esfuerzos
de respiraciones espontáneas, el algoritmo de la ASV
incentiva el paciente a respirar reduciendo la Fr mandatoria. Durante las respiraciones espontáneas, la ASV
guía el paciente al target de patrón respiratorio óptimo manipulando solo la presión inspiratoria. Cada
respiración es entregada como: limitada por presión y
ciclada por flujo con un volumen asegurado.
En otras palabras, podemos decir que la ASV puede funcionar como tres diferentes modos ventilatorios
según el esfuerzo inspiratorio del paciente: Ventilación controlada por presión (PCV), SIMV limitado por
presión (P-SIMV) ó Presión soporte (PS).
Si el paciente no respira: se comporta como una
ventilación controlada por presión ciclada por tiempo (basando la relación I:E en la RCe). Si el paciente
respira se comporta como una P-SIMV o como una
PS, dependiendo del grado de actividad respiratoria,
ciclado por flujo, pero con un volumen asegurado.
Todo ello sin perder la búsqueda del mayor rendimiento energético.
Cómo retirarlo?
El descenso del % volumen minuto asistido se realiza
según el criterio clínico y gasimétrico. Si la respuesta
es satisfactoria y se observa que la asistencia está por
encima de los requerimientos, iniciamos disminuyendo de 10 % en 10% hasta alcanzar un 50% la asisten-
9 / Ventilación de Soporte Adaptativo (ASV)
Figura 5. Programación inicial de la ASV.
cia del VM. Si continúa siendo satisfactorio, podemos
disminuir hasta 25% esta asistencia y considerar retiro
del soporte ventilatorio después de evaluar los parámetros rutinarios de “destete”. En caso de no obtenerse una respuesta satisfactoria en cualquier momento,
se deben reevaluar las variables mencionadas en la tabla 2 o incluso llegar a definir si es necesario cambiar
de modo ventilatorio para alcanzar las metas clínicas
y gasimétricas buscadas en nuestros pacientes.
Tabla 3. ¿Qué hacer ante las alteraciones observadas en el mantenimiento con ASV?
Gases en sangre, estado del paciente y posibles ajustes de ASV
Estado
Cambio de %VolMin
Observaciones
Gases normales en sangre arterial
Ninguna
-
PaCO2 alta
Incremente %VolMin
Preste atención a las presiones inspiratorias
PaCO2 baja
Reduzca %VolMin
Preste atención a las presiones medias y al estado de
oxigenación
Impulso respiratorio elevado
Considere la posibilidad de Considere la posibilidad de aplicar sedación, analgeaumentar %VolMin
sia u otros tratamientos
Baja saturación de O2
Ninguna
Considere la posibilidad de aumentar PEEP/CPAP
y/o el oxígeno
113
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 6. Modificaciones automáticas del algoritmo ASV con relación a
la Pinsp y Fr para alcanzar el target.
Evidencia clínica
Como nos podemos dar cuenta, la ASV es un modo
que puede utilizarse para el inicio, mantenimiento y
retiro del soporte ventilatorio. En pacientes estables
capaces de iniciar respiraciones espontáneas, el algoritmo de la ASV reducirá progresivamente la presión
inspiratoria a medida que el paciente mejora la mecánica respiratoria. El destete es completado cuando
todas las respiraciones son espontáneas y el paciente
muestra estable y adecuado intercambio de gas por
unas horas a presiones inspiratorias bajas (8 cmH20).
Estudios preliminares en adultos sugieren que la ASV
puede simplificar el manejo del ventilador y reducir el
tiempo de extubación la población de pacientes postquirúrgicos.
Revelly y col compararon la ASV con método estándar de destete en pacientes post- cirugía cardiaca
no complicada, ellos encontraron que no hubo diferencias en los grupos con el tiempo de duración de
intubación, ni en los parámetros ventilatorios, pero
el grupo de ASV alcanzó una Pinsp más baja, necesitó menos intervención del personal y registró menos
episodios de presiones en la vía aérea elevadas. Sulzer y col observaron datos muy similares en un grupo
de pacientes post-cirugía de revascularización miocárdica comparando ASV con un protocolo de destete estándar, pero en este caso el tiempo de duración
de intubación fue menor en el grupo ASV asociado
a menores intervenciones del ventilador y menor número de muestras de gases sanguíneos. Gruber y col
utilizó el mismo escenario de pacientes post-cirugia
cardiovascular no complicada, pero comparó ASV
con PRVC (volumen controlado presión regulada),
encontrando un tiempo de extubación más corto sin
incremento de la intervención por parte del clínico a
favor del grupo ASV.
114
Petter y cols (34 pacientes) compararon el retiro del
soporte ventilatorio entre SIMV más presión soporte vs ASV en pacientes post- cirugía cardíaca, y ASV
reportó significativamente un menor número de intervenciones en el ventilador por parte del personal.
Además, observaron que con ASV fue menos frecuente activada la alarma de presión inspiratoria pico.
Linton y cols, utilizaron una versión previa del
ASV actual y reportaron un retiro de soporte ventilatorio exitoso en 21 pacientes con pulmones enfermos
o sanos. Posteriormente, reportaron un retiro exitoso
de soporte ventilatorio en 12 de 27 pacientes con soporte crónico.
Cassina y cols, reportaron que 86% de los pacientes
de una cohorte de 155 pacientes post cirugía cardíaca podrían ser exitosamente extubados usando ASV
durante el continuo soporte respiratorio. Arnal y cols,
publicaron recientemente un estudio prospectivo de
243 pacientes ventilados invasivamente con ASV demostraron que los parámetros ventilatorios (frecuencia respiratoria y volumen corriente) esperados para
el nomograma del algoritmo de la ASV varían en algunos pacientes, por ejemplo: pacientes con EPOC reportaron volúmenes corrientes más altos y frecuencias
respiratorias más bajas en comparación con pacientes
con lesión pulmonar aguda.
En otros escenarios podemos describir reportes
como el de Brown y col, quienes describieron un caso
en un niño con crisis asmática severa, en el cual encontraron una reducción en los niveles de presión
pico sin observar desarrollo de autoPEEP, obteniendo
adecuado soporte ventilatorio con el uso de ASV. Tassaux y col estudiaron pacientes en falla respiratoria de
diferentes causas comparando ASV con SIMV mas PS,
encontrando que el grupo ASV aseguró adecuados
volúmenes pulmonares con disminución de la carga
de trabajo isnpiratoria y mejoró la interacción paciente ventilador. Weiler y col encontraron que pacientes
sometidos a cirugías con aislamiento pulmonar (ventilación de un solo pulmón), la ASV se adaptaba en
forma adecuada a las nuevas condiciones en forma
automática, garantizando adecuados volúmenes pulmonares sin incrementos marcados de las presiones
de la vía aérea.
En general, los estudios muestran que la ASV alcanza menos presiones pico, evita volúmenes corrientes
muy bajos o muy elevados, logra menores frecuencias
respiratorias, fomenta respiraciones espontáneas efectivas, genera mayor sincronía y comodidad, favorece
menor intervención del personal, entre otras. Sin embargo, la falta de familiarización con los principios de
funcionamiento de la ASV y la no disponibilidad de los
ventiladores que disponen de esta modalidad, limitan
la difusión del uso de la misma, la cual, parece ser una
9 / Ventilación de Soporte Adaptativo (ASV)
herramienta adaptada fisiológicamente al sistema respiratorio para soportarlo en condiciones críticas.
De esta manera, podemos darnos cuenta que faltan
estudios de mayor tamaño y en muchos escenarios
clínicos que puedan darnos base para fomentar el uso
de este nuevo modo en nuestra práctica hospitalaria
diaria, pero lo más importante es que nosotros muy
probablemente participaremos en forma activa para el
desarrollo de estos proyectos en los siguientes años.
Conclusiones
Indudablemente, es claro que en la actualidad los desarrollos tecnológicos nos están permitiendo alcanzar
una armonía más estable con la fisiología del sistema
respiratorio, basándose en una retroalimentación casi
continua de su soporte, basado en mediciones de los
parámetros respiratorios de una manera confiable y
más segura. Por otro lado, se ha demostrado que el
uso de protocolos para el manejo del soporte respiratorio reduce el tiempo de ventilación, la estancia intrahospitalaria y por ende, son más costo- efectivos.
La ASV puede ser considerado un “protocolo electrónico”, esperando servir como una estrategia muy
útil para disminuir la morbilidad asociada a la ventilación mecánica y facilitar el trabajo del personal en la
unidades de cuidados intensivos al disminuir las intervenciones necesarias para su adecuado funcionamiento. No debemos olvidar que la ASV se propone como
un modo de asa cerrada para el inicio, mantenimiento
y retiro del soporte ventilatorio, cuyas principales prioridades son protección pulmonar, prevención del atrapamiento aéreo, disminución de respiraciones rápidas
superficiales y sobre todo optimización del uso energético consumido con cada ciclo espiratorio.
Sin embargo, este avanzado método de asa cerrada
no reemplaza l.a estrecha vigilancia y monitoría por
parte del clínico durante el soporte ventilatorio, y sus
invaluables juicios para optimizar el soporte de cada
paciente. Por otro lado, faltan estudios en escenarios específicos como EPOC , broncoespasmo severo,
abundantes secreciones y pacientes con polineurpatía
o miopatías severas.
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APUNTES
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Intellivent -ASV
Paul Garbarini
Introduction
INTELLiVENT-ASV offers the clinician fully automatic management of ventilation and oxygenation based
on physiologic input of the patient. The following paragraphs describe a short overview for the ventilation
and oxygenation automatic management.
Ventilation
The % Min Vol. management operates in two modes,
automatic and manual. The % Min Vol. management
automatically sets the minute volume (% Min Vol.)
dependent on:
• The measured end-tidal CO2 pressure (PetCO2), if
the patient is passive.
• The difference between targeted and actual respiratory rate, if the patient is active and PetCO2 is on
or below the target range.
The target PetCO2 set is conditional on:
• The patient’s treatment level (Peak inspiratory
pressure).
• The pathology and treatment profile of the patient
entered by the operator.
• Whatever lung disease (ARDS, COPD), if any,
(the patient may be suffering from, whether, brain
injury, hemodynamic instability or pneumothorax are suspected.
• If weaning is to be promoted.
The optimal rate is defined by the Otis equation as it
is in ASV.
Oxygenation
The PEEP/Oxygen management operates in two modes, automatic and manual. The automatic PEEP/
Oxygen management sets the Oxygen and PEEP va-
lues according to the measured O2 saturation (SpO2),
hemodynamic state of the patient, and various patient conditions.
The patient’s conditions and PEEP settings determine the expected SpO2 range for the patient.
The optimal relationship between PEEP and Oxygen – used during automatic PEEP/Oxygen management - is based on the ARDS net guidance when
increasing the therapy and the OPEN lung concept
when decreasing the treatment.
In the manual mode, the clinician keeps the SpO2
in the target range by adjustments of the PEEP or the
FiO2, or both, based on the HLI and SpO2 monitoring
values and on Clinical practice.
Indications of use and
contraindications
Indication of use
Use the INTELLiVENT-ASV® (or “fully closed-loop
control”) for adult and pediatric patients only.
Use Intellivent-ASV for intubated patients.
Contraindication
Do not use the INTELLiVENT-ASV®:
• If the patient weight is under 7 kg
• If there is a high leakage (NIV)
• Or if the target ranges differ unacceptably from
the hospital protocol.
Do not use the INTELLiVENT-ASV® automatic
PEEP/Oxygen adjustment, if a high carboxyhemoglobin or methemoglobin value is expected or clearly
evidenced (press Dyshemoglobin under Patient Conditions) or if the difference between SaO2 and SpO2 is
larger than 5%.
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
INTELLiVENT®-ASV in clinical use
Introduction
Additional, ventilator independent, patient monitoring (example: bedside vital monitoring or ABG)
must be used during automatic or guided ventilation.
Check PaCO2 against displayed PetCO2, and SaO2
against SpO2.
The %MinVol and PEEP/Oxygenation adjustment
is a completely automatic application on patients.
The physician is responsible for the final decisions.
INTELLiVENT®-ASV is a complete fully closed
loop ventilation solution for patient oxygenation and
ventilation. ASV serves as the basic ventilation mode
to complete a fully closed loop solution.
In combination, INTELLiVENT® - ASV addresses
all applications from intubation until extubation with
simplicity for an early weaning.
The figures 1 and 2 present the ASV concept and
the INTELLiVENT concept.
Figure 1. ASV Concept in Clinical Use.
%MV and the ASV management implements this by
adjusting the Vt, RR and the Ti.
The INTELLiVENT window on Hamilton S-1
Selecting ventilation and oxygenation management:
1. Select if the management of %MinVol, PEEP/
CPAP and Oxygen should be automatic or manual.
2. Select the patient condition.
3. Select the weaning strategy, the Auto Recruitment
possibilities and the PEEP limit control.
Touch Continue, this leads automatically to the alarm
window.
The Continue button and the following alarm window only appears when at start up, or after mode
change. Coming from the ASV mode the Controls
window appears.
See the INTELLiVENT window with a listing of the
numbered elements in figure 3.
Patient conditions
The example given below is of a single patient condition including the consequences for Ventilation and
Oxygenation at the very start of ventilation.
Start-up Pasv limit, maximal allowed inspiratory
pressure level = PEEP+Pinsp (Pressure high limit = P
ASV limit + 10mmHg), is set depending on the patient
conditions. The PEEP/Oxygen automatic adjustment
has boundaries during ventilation, controlled by the
patient conditions and HLI. The table 1 gives you an
overview of the rules and settings for start-up and during ventilation.
The following figures display the rules and settings
forstart-up and during ventilation in detail.
The Pasv limit should be adjusted by the operator
before thestart of ventilation. When a change in patient conditions occurs, Plimit is changed to the new
patient conditions and the operator is notified by a
text message.
Normal patient: No condition is selected
Ventilation:
•
•
•
The start-up value for the %MV is 100%
For a spontaneous breathing patient the aceptable range of the spontaneous breathing rate is
d=%MV/10
The start-up value for Pasv limit is 30 cmH2O (if
ventilated with ASV before the settings are not be
changed). The range of acceptable PetCO2 values
can be seen in Figure 4.
Figure 2. INTELLiVENT® -ASV Concept in Clinical Use.
The two figures above show INTELLiVENT® -ASV
is built on ASV concept where the operator sets a
120
Oxygenation:
• The start-up value for PEEP is 5 cmH2O
• The start-up value for Oxygen is 60%
10 / Intellivent -ASV
Figure 3. INTELLiVENT window
1. Selection of automatic/manual management of %MinVol, PEEP/CPAP and Oxygen. 2. Weaning strategy. 3. PEEP limitation. 4. Continue button:
INTELLiVENT window will be closed and the alarm window opens (when starting INTELLiVENT®-ASV the first time). 5. Patient conditions. 6. Cancel
button: Ventilation management is reset without any change (when starting INTELLiVENT®-ASV the first time). 7. Automatic recruitment. 8. Offset
(With the Offset you can shift the CO2 target range for CO2 elimination and shift SpO2 target ranges for oxygenation). 9. Open/close for supporting
Ventilation Map window. 10. Touch the cross to close the INTELLiVENT tab.
Table 1. Ventilator Settings for start-up and during respiratory support.
Effect
Patient condition
Normal
ARDS
COPD
ARDS + COPD
Brain injury
Pneumothorax/
hemodynamic
unstable
Dyshemoglobin
Weaning
Ventilation
Start-up
Acceptable range
value
spontaneous
%MinVol breath d=%MV/K
(%)
100
K = 10
120
K = 10
90
K = 10
110
K = 10
No effect
K = 15
Note 1
Note 1
K = 10
30
35
25
30
Note 2
Automatic 60
Automatic 100
Automatic 40
Automatic 80
Automatic 60
Automatic 5
Automatic 5
Manual
Manual
Manual
Note 1
Automatic
Note 1
-
Note 1
-
Manual
-
K = 10
d = 1.5 x %MV/K
P Limit
Oxygenation
PEEP StartO2 Start-up
value (%)
up value
(cmH2O)
Weaning
(default)
Recruitment
(default)
Disabled
Disabled
Disabled
Disabled
Disabled
Passive patient
Passive patient
Inactive
Inactive
Inactive
Enabled
Enabled
Inactive
Inactive
Inactive
Automatic o Disabled
Note 3
Inactive
Inactive
Manual
-
Inactive
-
Inactive
-
Disabled
-
PEEP
limitations
by HLI
(default)
Note 1: The start-up value is taken from the patient´s condition (Norm, ARDS, COPD and so on).
Note 2: Brain injury only: 28
+ COPD: 25
+ ARDS: 30
+ Mixed: 28
Note 3: PEEP adjustment range 0-5 cmH2O.
121
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
The range of acceptable values can be seen in the figure 5.
The range of acceptable PetCO2 values can be seen in
the Figure 6.
Figure 4. Acceptable PetCO2 Range – Normal Patient.
Figure 6. Acceptable PetCO2 Range – ARDS Patient.
Oxygenation:
• The start-up value for PEEP is 5 cmH2O
• The start-up value for Oxygen is 100%
The range of acceptable values can be seen in the Figure 7.
Figure 5. Acceptable SpO2 ranges - Normal Patient (the PEEP limit in
the screenshots is an example and is the default PEEP limit).
•
•
•
Recruitments maneuvers are active for passive
patients by default.
The weaning strategy is disabled by default.
HLI is activated by default to control the PEEP limit.
ARDS patient
WARNING
Set COPD and ARDS only if the patient is having one
of these conditions, in case of doubt leave unchecked.
Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) presents as an acute, severe injury to most segments of
the lung.
Ventilation:
• The start-up value for the %MV is 120%
• For a spontaneous breathing patient the aceptable range of the spontaneous breathing rate is
d=%MV/10
• The start-up value for Pasv limit is 35 cmH2O
122
Figure 7. Acceptable SpO2 ranges - ARDS (The PEEP limit in the screenshots is an example and is the default PEEP limit).
•
•
•
Recruitments maneuvers are active for passive
patients by default.
The Weaning strategy is disabled by default.
HLI is activated by default to control the PEEP limit.
COPD patient
The term chronic obstructive pulmonary disease
(COPD) describes airflow obstruction in a patient due
to chronic bronchitis, emphysema, or both.
Ventilation:
• The start-up value for the %MV is 90%.
10 / Intellivent -ASV
•
•
For a spontaneous breathing patient the aceptable range of the spontaneous breathing rate is
d=%MV/10.
The start-up value for Pasv limit limit is 25 cmH2O.
The range of acceptable PetCO2 values can be seen in
the Figure 8.
•
•
•
The start-up value for the %MV is 110%.
For a spontaneously breathing patient the aceptable range of the spontaneous breathing rate is
d=%MV/10.
The start-up value for Pasv limit limit is 30 cmH2O.
The range of acceptable PetCO2 values can be seen in
the Figure 10.
Figure 8. Acceptable PetCO2 Range – COPD Patient.
Figure 10. Acceptable PetCO2 Range – Mixed COPD/ARDS.
Oxygenation:
• No start-up value for PEEP since PEEP must be
set manually.
• The start-up value for Oxygen is 40%.
Oxygenation:
• No start-up value for PEEP since PEEP must be
set manual.
• The start-up value for Oxygen is 80%.
The range of acceptable values can be seen in the Figure 9.
The range of acceptable values can be seen in the Figure 11.
Figure 9. Acceptable SpO2 ranges - COPD (The PEEP limit in the
screenshots is an example and is the default PEEP limit).
•
•
•
Recruitments maneuvers are active for passive
patients by default.
The Weaning strategy is disabled by default.
PEEP limitation by the HLI is not the activated by
default since PEEP has to be set manually.
Figure 11. Acceptable SpO2 ranges - Mixed COPD/ARDS (The PEEP
limit in the screenshots is an example and is the default PEEP limit).
•
•
•
The weaning strategy is disabled by default.
The recruitment maneuver is inactive.
PEEP limitation by the HLI is inactive since PEEP
is a manual setting.
Mixed patient-COPD and ARDS
Patients with brain injury
Ventilation:
WARNING
123
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Always set brain injury if you are sure that the patient
is having this condition. If patient suffers from a brain
injury but brain injury is not set, increased CO2 levels
and high cranial pressure might result. Carefully monitor intra cranial pressure when available.
CAUTION
If brain injury is set but the patient should be normoventilated, the patient will be slightly hyperventilated
and increased peak pressures might occur.
Ventilation:
• The start-up value for the %MV is 100% (or if
combined with ARDS/COPD the corresponding
ARDS/COPD value)
• For a spontaneous breathing patient the aceptable range of the spontaneous breathing rate is
d=%MV/15
• The start-up value for Pasv limit is:
• 28 cmH2O for brain injury only and for mixed
conditions (ARDS and COPD) (see figure 12).
• 30 cmH2O for brain injury combined with
ARDS (see figure 13.).
• 25 cmH2O for brain injury combined with
COPD (see figure 14).
Figure 13. Acceptable PetCO2 Range – Brain Injury Patient and ARDS
(Pasv limit = 30cmH2O).
Figure 14. Acceptable PetCO2 Range – Brain Injury Patient and COPD
(Pasv limit = 25 cmH2O)
Quick weaning
CAUTION
Check patient condition periodically to assess if the
patient is able to be weaned.
Figure 12. Acceptable PetCO2 Range – Brain Injury Patient only and
mixed conditions (Pasv limit = 28 cmH2O).
Oxygenation:
• There is no start-up value for PEEP as this is manually set.
• The start-up value for Oxygen is 60%.
• The range of acceptable values is that of a “normal”, COPD, ARDS or mixed patient depending
on the choice.
• The weaning strategy is disabled by default.
• The recruitment maneuver is inactive.
• PEEP limitation by the HLI is inactive since PEEP
has to be set manually.
124
NOTE:
If patient is active and no PetCO2 is available the condition regarding PetCO2 is disregarded.
There are three conditions the operator can choose
to define the weaning strategy.
Conditional: The rule for conditional quick weaning is:
• If (for > 25 minutes):
• FiO2 is < 40% and
• PEEP is < 8 cmH2O and
• PetCO2 is inside/below the acceptable range.
• Then:
• A weaning trial (shift + 5 mmHg) lasting 5
minutes is conducted. After the 5 minutes the
10 / Intellivent -ASV
curves are shifted back (shift -5 mmHg). This
is repeated every 30 minutes as longas the
conditions are fulfilled.
The automatic Recruitment maneuver in INTELLiVENT® consists of 20 sec CPAP with a pressure level
of 40 cmH2O. The trigger is set to 15 l/min and Pmax
is set to 50 cmH2O.
Recruitment maneuvers occur after two consecutive automatic increases of PEEP of 1 cmH2O. This
means the recruitment maneuver cycle occurs once
every 12 minutes. See the figure 16 for a graphic description of a recruitment cycle.
Disabled: No weaning trial is performed.
• For a spontaneous breathing patient the acceptable range of the spontaneous breathing rate is
changing to %MV/10 (15 for brain injured patients)* 1.5.
Important: During the recruitment maneuver all
patient alarms are suppressed and the recruitment
maneuver is cancelled if a flow sensor failure or any
pneumatic disconnection is detected.
There is no recruitment maneuver occurring if:
• The operator sets hemodynamic unstable/pneumothorax
• HLI > 15% and HLI is used for PEEP limit
• PEEP is manually changed.
•
Always: The operator can also use the weaning trial
permanently.
• If the operator decides to set weaning to Always
then the range of acceptable CO2 values are shifted + 5mmHg permanently.
Recruitment management
WARNING
Check for pneumothorax before ventilating the patient. Activate pneumothorax if a patient has pneumothorax.
Recruitment is a strategy for re-expanding collapsed lung tissue, and then maintaining higher PEEP
to prevent subsequent “de-recruitment”. To recruit
collapsed lung tissue, sufficient pressure must be imposed to exceed the critical opening pressure of the
affected lung (Figure 15).
The operator can select:
• Passive Pt: Auto Recruitment does not happen
when spontaneous breathing is detected
• No Recruitment: no auto recruitment is conducted
• All Patients: Auto Recruitment is conducted for
all patients.
PV tool / PEEP
increase about
1 cmH2O
PEEP
increase about
1 cmH2O
PEEP limit from HLI-Index
The device assesses the interaction between airway
pressure and hemodynamics by analyzing the Pulse
Oxymeter Plethysmogram.
From the Plethysmogram an index called HeartLung interaction (HLI) index is calculated.
If HLI-Index is activated, the HLI-Index defines an
upper limit for the PEEP according to the figure 17.
If the HLI value is not available for more than 6
minutes, thePEEP is limited to 8cmH2O. In this example, hemodynamic unstable can only be defined by
the operator.
Recruitment Maneuver
an following PEEP
increase about
1 cmH2O
PEEP
increase about
1 cmH2O
Recruitment Maneuver
an following PEEP
increase about
1 cmH2O
Figure 15. Recruitment Maneuver Cycle.
125
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Graphical INTELLiVENT Indicators
Figure 25 describes the graphical items indicate if INTELLiVENTis managing the patient automatically or
manually.
Management of %MinVol
Figure 16. PEEP Upper Limit Graph
With COPD, Brain injury or Dyshemoglobin conditions, the operator sets the PEEP manually.
If the operator manually limits the PEEP, the operator can change the default value of 15 cmH2O between
10 cmH2O and 24 cmH2O. Additionally, the operator
can manually set an upper PEEP limit with a default
value of 15 cmH2O. If both HLI defined PEEP limit
and operator defined PEEP limit are used the PEEP is
limited to the lower value.
Horizons and Maps
Monitor the %MinVol and PEEP/Oxygen management with the Ventilation Map/Oxygenation Map
and the Ventilation Horizon/Oxygenation Horizon
windows, which give detailed informationof the CO2
elimination and the oxygenation.
The horizons display the user the physiologic input
(CO2, SpO2) versus the treatment (Ppeak, PEEP). In
the automaticmode the actions of the ventilation and
oxygenation managementare described. During manual management of the ventilation andoxygenation
the considerations are displayed here (that is how the
automation would act as if it was active).
The maps display detailed information on the automatic management of the ventilation and oxygenation. Oxygenationmanagement is represented by two
different maps, PEEP/SpO2, and PEEP/O2 (Figures
18-22).
INTELLiVENT®-ASV Trend
To observe and review how the automatic managment of%MV and PEEP/Oxygen performed previously 1 hr, 12 hrs, or24 hrs touch the Trend button
to the right next to theINTELLIVENT®-ASV graphs.
The INTELLiVENT®-ASV trend onlyworks in the
maps. The trend is availabe in either automatic ormanual management. See a description of the trend in
Figure 23 and Figure 24.
126
WARNING
• Inspect CO2 curvettes/sensors regularly. Patient secretions in airway curvettes might lead to
wrong PetCO2 reading.
• DO NOT use the sidestream CO2 sensor with the
automatic management of the %MinVol.
• The minute volume adjustment operates automatically and manually, and depending on whether
the patient is able to trigger the breath (active), or
not (passive).
• All ASV safety limits are active:
• Prevention of apnea
• Prevention of baro-and volutrauma
• Prevention of AutoPEEP
• Prevention of dead-space ventilation
The limits for %MinVol for the automatic management are shown in table 2.
Table 2. %MinVol Limits during automatic management.
Minimum MinVol [%]
Maximum MinVol [%]
EtCO2 available
EtCO2 not available
EtCO2 available
EtCO2 not available
70
100
200
150
Management of %MinVol (passive patient)
End-tidal CO2 pressure (PetCO2), available when the
CO2 sensor is connected, is the maximum partial pressure of CO2 exhaled during a tidal breath (just before
the start of inspiration).
This represents the final portion of air that was involved in the exchange of gases in the alveolar area.
Under common clinical conditions, this represents
a reliable index of CO2 partial pressure in the arterial
blood. It has beenshown that under normal conditions, PaCO2 is about 3-5 mmHg higher than PetCO2.
Under special clincial conditions (including massive ventilation/perfusion problems, shunt) the difference between PetCO2 and PaCO2 might increase. A
change in the PaCO2-PetCO2 difference can be taken
into account by shifting the range of acceptable PetCO2 values in the INTELLiVENT window
An additional offset can be selected from the INTELLiVENT window. To get the most accurate approxi-
10 / Intellivent -ASV
Figure 17. Ventilation Horizon.
1. Patient symbol. 2. Ventilation Horizon. 3. VentilationHorizon window.
4. Spont status. 5. fSpont target range. 6. Floater. 7. fSpont value. 8.
Decrease zone. 9. Target zone. 10. PetCO2 value. 11. Quality indicator.
12. Increase zone. 13. Indicator decrease. 14. Dialog box. 15. PIM (Patient
Information Message).
Figure 18. Oxygenation Horizon.
1. Patient symbol. 2. OxygenationHorizon. 3. OxygenationHorizon window. 4. Decrease zone. 5. Target zone. 6. Increase zone. 7. SpO2 value.
8. Quality indicator. 9. Dialog box. 10. Indicator Increase. 11. PIM (Patient
Information Message).
Figure 19. Ventilation Map.
1. Patient symbol. 2. VentilationMap. 3. VentilationMap window. 4.
Spont status. 5. Indicator decrease. 6. Target line. 7. Increasing zone. 8.
Target zone. 9. Decreasing zone. 10. Pasv limit. 11. Pressure high (alarm)
limit.
Figure 20. Oxygenation Map.
1. Patient symbol. 2. OxygenationMap. 3. OxygenationMap window. 4.
Tabs. 5. Indicator decrease. 6. Decreasing zone. 7. Target zone. 8. Increasing zone. 9. Indicator increase. 10. Emergency zone.
mation to PaCO2 the second highest PetCO2 value out
of 8 breaths is used. The optimal ranges of PetCO2 depend on the operator defined patient conditions and
on the actual level of ventilator support. Within these
ranges, and based on the PetCO2 response from the
patient, the %MinVol is adjusted.
When PetCO2 is above the zone of acceptable PetCO2 ranges, the minute ventilation is increased. If the
127
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figure 21. Oxygenation Map.
1. Patient symbol. 2. OxygenationMap. 3. OxygenationMap window. 4.
drecreasing target path. 5. PEEP limit. 6. Increasing target path.
Figure 23. Trend O2.
1. Oxygen at a certain time. 2. History (patient “history” regarding SpO2
and PEEP). 3. Patient symbol plus, small values (yellow) indication
ofpatient’s actual location and actual sensor values at a certain time. 4.
Scrollable time bar (fine-tune/scroll to specific time previous 24 h). 5. Actual SpO2 value. 6. Actual PEEP value. The case above shows a patient
having a SpO2 of 94% and a PEEP of 5 cmH2O (indicated by the patient
symbol and the small yellow numbers inside the map) in the present. At
11:48 the patient had a SpO2 of 97% a PEEP of 5 cmH2O (indicated by
the small orange cross and the large white numbers outside the map).
128
Figure 22. Trend CO2.
1. Patient symbol plus, small values (yellow) indication of patient’s actual
location and actual sensor values. 2. %MinVol at a certain time. 3. Trend
button (accessable only in view 2/2). 4. fSpont at a certain time. 5. Past
PetCO2 value. 6. Small orange bar. 7. Past Ppeak value.
Figure 24. Graphical INTELLiVENT indicators.
1. Colour difference light blue in automatic management. 2. Highlighted
frame in automatic mode. 3. Rotating circle in automatic management
(blue). 4. Solid blue circle in manual mode. 5. Colour difference (dark
blue) in manual management.
10 / Intellivent -ASV
PetCO2 is below the acceptable ranges, the %MinVol
is decreased.
Only minor adjustments are made if PetCO2 is in
the aceptable ranges to promote early weaning.
The absolute limits for MinVol are 70% (minimum) and 200% (maximum) of the physiological
%MinVol. The minute volumen management for
passive patients adjusts CO2 according to the figures 26 to 29.
of acceptable spont rate (danger of patient fatigue),
the %MinVol increases. If the patient complies with
RULE 1 and if the patients’s rate is below the zone the
%MinVol decreases.
Figure 25. PetCO2 too high (Position on curve is above upper limit)
->%MinVol is increased.
Indication on screen is:
Figure 28. No CO2 available -> Controller freezes and the alarm Ventilation management of (no PetCO2) appears.
Figure 26. PetCO2 in range (Position on curve is between the limits)>Automatically maintained %MinVol Intention: Decreasing of Pinsp.
Figure 27. PetCO2 too low (Position on curve is below the lower PetCO2
limit) -> Automatic decrease of %MinVol
Management of %MinVol (active patient)
When a patient is an active breather, the ventilator
adjusts the target minute ventilation, based on the
spontaneous breathingrate of the patient. The spontaneous breathing rate (fSpont) is compared with target
rate as defined by Otis’ rule. If the patient complies
with RULE 1 and if the patient’s rate is above the zone
Figure 29. Flowchart for rules of managment of %Min-Vol, active patient.
•
RULE 1 – Active Patient: The %MinVol management starts to adjust the %MinVol based on the
rate if five consecutive spontaneous breaths occur
and the PetCO2 value is inside or below the range
or the PetCO2 value is not available. As the venti-
129
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
•
lation management is running based on the rate
it checks RULE 2 continuously. If the device does
not comply with RULE 2 it will continue to adjust the rate for the %MinVol based on the spontaneous breathing rate of the patient.
RULE 2 – Passive Patient: Five consecutive mechanical breaths or the PetCO2 value exceeds the
upper limit by at least 3 mmHg. In this case the
%MinVol is adjusted on the PetCO2 input.These
rules are displayed in the flow chart below.
While the patient is active, the patient’s spontaneous
rate isdetected by the Flow Sensor and the PetCO2 value is only usedfor additional safety on active patients
in background to avoidexcessive PetCO2 values.
The range of acceptable spontaneous breathing rates is:
Figure 32. PetCO2 > 3 mmHg + PetCO2 limit -> If PetCO2 is > + 3 mmHg
than the PetCO2 upper limit, the ventilation management based on the
PetCO2 is started again even if the patient breathes spontaneously.
d = %MV/k
Where k is 15 in brain injured patients, and 10 in all
other patients. If Quick Weaning is activated d is multiplied by a factor of 1.5 and the upper PetCO2 limit is
shifted by 5 mmHg.
The minute volume management for active patients adjusts %MV as presented on the figures 30 to
35) (the rate controller bar can be seen as well on the
VentilationMap or on the Ventilation Horizon; if no
spont breaths are detected the bar is dimmed):
Figure 30. Rate in range (Position on bar is between upper limit)
->%MinVol is mainained.
Figure 33. No PetCO2 available -> Ventilation management based onspontaneous breathing rate
Figure 34. No spontaneous rate available -> Controller recovers tomanage ventilation according to the PetCO2 input. If CO2 is not available
the controller stops management generating an alarm.
Patient conditions dependent rules (during
ventilation)
During ventilation the Ventilation management adjusts the%MinVol breath-by-breath.
The range of acceptable spontaneous breathing rates is
d = %MV/k,
Figure 31. Rate too low (Position on bar is below the lower limit) ->Automatic decrease of %MinVol
130
Where k is 15 in brain injured patients, and 10 in all
other patients. If Quick Weaning is activated d is multiplied by a factor of 1.5.
10 / Intellivent -ASV
with the HLI value and theoperator’s input, is used to
determine the treatment action.
The PEEP/Oxygen automatic management consists of two steps. They are:
• The operators input and the actual treatement
(PEEP) define the SpO2 target range. The SpO2 signal and the SpO2 target range are used to define
the treatment action (increase, decrease, no change of treatment).
• The system decides, depending on the actual
combination of PEEP and oxygen on the PEEP/
Oxygen curve, if PEEP, Oxygen or both (when
the currently used PEEP/Oxygen combination
lies already on the PEEP/Oxygen curve) are increased.
Figure 35. Increase of oxygenation support (ARDSnet guidance).
If the spontaneous breathin rate of the patient falls
below the fASV-target, INTELLiVENT®-ASV will
react by decreasing the %MinVol.
Management of PEEP and oxygen
NOTE:
• The emergency increase of Oxygen remains in
place for all cases while the Oxygen control is set
to automatic.
• The PEEP/Oxygen controller can only adjust the
Oxygen between 30 and 100 %.
• The PEEP controller can only operate between 5
and 25 cmH2O (see exception Pneumothorax and
Hemodynamic Instability).
• A second SpO2 sensor can be used on the HAMILTON- S1 in order to increase the availability and
accuracy of SpO2 measurement.
The PEEP/Oxygen management operates automatic
and manual modes.
The lung protective rules for Oxygenation management use the ARDSnet table (for increasing the
treatment) and the Openlung concept (for decreasing
the treatment). The Heart-Lung Interaction Index is
derived from the Plethysmographic curve and is limiting the PEEP if this is activated.
Management of PEEP/FiO2 for passive and
active patients
Using the SpO2 signal, retrieved from the pulseoxymeter, the difference between the actual and the target SpO2 value is calculated. This calculation, together
The relationship between PEEP and oxygen is based
on the ARDSnet guidance for increasing therapy (figure 36, target path widened) and the open lung concept for decreasing therapy (figure 37, target path widened).
The HAMILTON-S1 adjusts PEEP/Oxygen and as
the result the oxygenation of the patient is affected.
The physiological input and the controller action are
shown on the figures 38 to 41).
Position on OPEN LUNG curve (figure 38):
1. Above curve: automatic decrease of Oxygen stepwise to the PEEP/Oxygen curve
2. On Curve: automatic decrease of PEEP and Oxygen to follow thePEEP/Oxygen curve.
3. Below curve: automatic decrease of PEEP stepwise to the PEEP/Oxygen curve.
Position on ARDSnet guidance curve (Figure 39):
1. Above curve: Change PEEP stepwise to get onthe
curve
2. On curve: increase of PEEP stepwise to PEEP limit
and increase of oxygen to follow the PEEP/Oxygen curve
3. Below curve: automatic increase of Oxygen, stepwise to a value on the PEEP/Oxygen curve
Emergency increase of Oxygen
This safety feature continuously monitors the patient’s
SpO2 to avoid dangerous desaturation (as depicted in
Figure 41) inthe background and can react immediately to deliver the patient 100% oxygen immediate
upon detection. The safety feature is activated when
the physiologic SpO2 value of the patient falls below
the lowest acceptable value triggering the 100% oxygen response and oxygen control is set to automatic.
131
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figure 36. Decrease of Oxygenation (Open Lung concept).
Figure 37. SpO2 too high (Position of SpO2 is above upper SpO2 limit) -> Decrease oxygen support.
Figure 38. SpO2 in range (Position of SpO2 is between SpO2 limits and oxygen setting is > 5 %above PEEP/Oxygen curve) -> Decrease oxygen support
as long as SpO2 is in rangeand oxygen has been automatic for > 60 min (weaning).
132
10 / Intellivent -ASV
Indication on screen is:
Figure 39. SpO2 critically low ( Position represents a critical condition) -> Emergency increase of oxygen (see next paragraph).
Indication on screen is:
Figure 40. No SpO2 available -> Controller freezes and the alarm Oxygenation Management off (no SpO2) appears.
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APUNTES
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Modos de control dual
Mónica Vargas
Como sabemos el objetivo fundamental de la ventilación mecánica es proveer el soporte requerido por
un paciente para suplir sus necesidades fisiológicas a
nivel respiratorio, lo cual debe hacerse evitando causar daño pulmonar. La demanda varía de paciente a
paciente, y aún en el mismo paciente puede cambiar
de acuerdo al momento de su enfermedad, haciendo
necesario ajustar la forma como se administra el soporte, la cual conocemos como modo ventilatorio.
Los modos ventilatorios pueden identificarse o clasificarse de acuerdo a su patrón respiratorio, al tipo
de control utilizado para entregar la respiración, y a la
estrategia de control que es la forma como el ventilador utiliza las variables de fase para generar el patrón
respiratorio. De éstas, las más comúnmente usadas
son el patrón respiratorio y la variable de control inspiratoria, la cual puede ser presión, volumen ó flujo,
aunque éste último casi no se menciona, pues por su
relación matemática con el volumen, cuando se controla uno de los dos, indirectamente el otro también lo
es, de tal forma que generalmente hablamos de modos
controlados por presión ó controlados por volumen.
Ambas formas de control tienen ventajas y desventajas, pero el aspecto más importante a tener en cuenta es que cuando se controla una variable (presión ó
volumen), la otra cambia dependiendo de la mecánica del sistema respiratorio y el esfuerzo del paciente.
Tratando de tener los beneficios de ambas formas de
control, como es asegurar un volumen minuto, ajustar
el flujo inspiratorio a la demanda del paciente y proteger el pulmón de altas presiones, desde hace unas
dos décadas los fabricantes de ventiladores han desarrollado nuevos modos que combinan las ventajas
de los dos tipos de control, y es lo que hoy conocemos
como modos de control dual. En ellos el clínico establece
un nivel de volumen corriente, y el ventilador entrega respiraciones controladas por presión, cuyo nivel
varía de acuerdo a la información obtenida por medio
de un sistema de retroalimentación o asa cerrada. El
control dual se puede hacer en la misma respiración,
ó entre una respiración y otra.
La identificación de estos modos puede ser un poco
confusa si no se conocen sus características, pues cada
fabricante le da un nombre diferente, a pesar de tener
el mismo principio. En este capitulo describiré los tipos de modos duales, y en cada uno de ellos mencionaré los nombres que reciben por cada fabricante.
Controldualenlamismarespiración
En este grupo de modo ventilatorio tenemos:
• Ventilación por presión de soporte con volumen
asegurado VAPS (Bird 8400Sti y Tbird)
• Presión en incremento- AP (Bear 1000 y Avea)
En estos modos la respiración inicia como una respiración de presión de soporte, y en la medida que progresa, el microprocesador del ventilador comienza una
comparación continua entre el volumen que ha sido
entregado y el volumen corriente programado. Si el
microprocesador encuentra que el volumen corriente
programado no se alcanzará, entonces la respiración
cambiará a una respiración limitada por volumen.
El volumen que el ventilador monitoriza es el entregado y no el exhalado por el paciente, lo que permite que el control se haga en la misma respiración,
adicionalmente evita errores si el sistema tiene fugas.
Si el ventilador detecta que el volumen entregado
iguala el programado, toda la respiración será limitada por presión, al nivel de presión de soporte programada con base en la presión de meseta de una respiración limitada por volumen a un volumen corriente
apropiado. Esta respiración como cualquier respiración de presión de soporte será ciclada por flujo. Pero,
si por el contrario, el volumen entregado no iguala
el programado, entonces en la misma respiración se
pasará de un patrón de flujo desacelerado a uno de
flujo constante, cuyo valor será el del flujo constante
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
programado, pasando así de una respiración limitada
por presión (presión de soporte) a una limitada por
volumen. Este cambio hará que el tiempo inspiratorio se prolongue hasta que el volumen programado
se entregue, y que la presión en la vía aérea aumente
por encima de la presión de soporte programada, por
lo cual es importante programar la alarma de presión
alta en este modo. Sin embargo, si el tiempo inspiratorio se prolonga más de tres segundos, la respiración
ciclará automáticamente por tiempo (figura 1).
Un aspecto importante a tener en cuenta en este
modo es que si el paciente aumenta su esfuerzo inspiratorio, éste le entregará un volumen corriente mayor al
programado, y no hará ningún ajuste. Elegir los valores
apropiados de presión y flujo es fundamental en este
modo, pues si la presión es muy alta, o el volumen programado es muy bajo, todas las respiraciones serán de
presión de soporte y el volumen corriente programado
será entregado sin ninguna retroalimentación; pero, si
el flujo constante es muy alto todas las respiraciones
pasarán de presión control a volumen control, y si el
flujo pico es muy bajo, el cambio de presión a volumen
ocurrirá tarde en la inspiración, causando un tiempo
inspiratorio innecesariamente prolongado, lo que pue-
de desencadenar la presencia de autoPEEP.
Si se detecta un cambio frecuente de presión control
a volumen control, deben considerarse como posibles
causas una disminución en el esfuerzo respiratorio del
paciente, o de la distensibilidad pulmonar, ó un incremento en la resistencia de la vía aérea.
Los parámetros ventilatorios que se programan en
este modo son: volumen corriente mínimo, frecuencia
respiratoria, presión inspiratoria, y el nivel de flujo
constante.
Control dual entre respiraciones
Estos modos a diferencia de los anteriores hacen el
cambio entre una respiración y otra, utilizando una
señal de retroalimentación (volumen corriente) de la
respiración anterior para ajustar el soporte ventilatorio (nivel de presión) de la siguiente. Es similar en el
sentido que entrega respiraciones limitadas por presión, que a su vez pueden ser disparadas por tiempo, presión o flujo, y cicladas por flujo ó tiempo. Con
base en las anteriores características se divide en dos,
la forma mandataria (ciclado por tiempo) y la forma
asistida (ciclado por flujo).
Figura 1. Ventilación por presión de soporte con volumen asegurado (VAPS, “Volume-Assured Pressure Support”). Las primeras dos inspiraciones
son ciclos limitados por presión. En las siguientes dos inspiraciones, el volumen entregado es menor que el volumen mínimo deseado (flecha vacía)
cuando el flujo inspiratorio alcanza el nivel del “flujo inspiratorio constante” (flecha llena). En este punto, el respirador continúa entregando un flujo
inspiratorio constante destinado a que se alcance el Vt mínimo. De esta manera, un incremento en la presión en la vía aérea es observado (*).
138
11 / Modos de control dual
Cuando el paciente reduce su volumen corriente,
este modo aumenta la asistencia, aumentando el nivel de presión, como se puede observar en pacientes
con incremento de la resistencia ó disminución de la
distensibilidad. Sin embargo, si el paciente aumenta
su esfuerzo, y por lo tanto su volumen corriente para
compensar un incremento en la demanda respiratoria
como sucede cuando tiene fiebre o acidosis, disminuirá paradójicamente la asistencia, no distinguiendo así
entre mejoría y aumento de la demanda del paciente.
1. Limitado por presión, ciclado por flujo
En este grupo tenemos:
• Volumen Soporte (Servo 300 y Servo i)
• Presión soporte variable (Cardiopulmonary Corporation Venturi)
Es la forma asistida de este modo, en la cual todas las
respiraciones son disparadas por el paciente, ya sea
por una señal de flujo ó presión. Inicialmente el ventilador entrega una respiración de prueba de 10cm de
H2O con la cual calcula la distensibilidad del sistema
y con base en ella establece la cantidad de presión que
requiere para entregar el volumen corriente que se
programó, administrando el 75% de esta presión en
la siguiente respiración, y de allí en adelante aumenta
o disminuye la presión en 3 cm H2O para asegurar el
volumen corriente programado. En cuanto al ciclado,
se hace por flujo, está expresado en % del flujo pico,
y se puede ajustar para acortar o prolongar el tiempo
inspiratorio (figura 2).
Para su aplicación se deben programar los siguientes parámetros: el volumen corriente a entregar, el nivel superior de alarma de presión, la fracción inspirada de oxígeno, el PEEP, la sensibilidad por flujo o por
presión, y el porcentaje de flujo pico para el ciclado.
Dentro de las limitaciones que tiene este modo es
su uso en pacientes con enfermedad broncobstructiva, pues al aumentar la resistencia, el ventilador aumentará el nivel de presión para entregar el volumen
programado, causando atropamiento de aire y auto
PEEP, lo cual a su vez puede ocasionar asincronía en
el disparo por presencia de esfuerzos no detectados.
2. Limitado por presión, ciclado por tiempo
En este grupo tenemos:
• Volumen Controlado Presión Regulada VCRP
(Servo 300 y Servo i)
• Ventilación de Presión Adaptativa VAP (Hamilton Galileo)
• Autoflow (Dräger Evita 4)
• VC+ (Puritan Bennett 840)
• Presión Control Variable (Cardiopulmonary Corporation Venturi)
Es la forma mandatoria de este modo y entrega respiraciones disparadas por tiempo, limitadas por presión, y cicladas por tiempo. Como ya se mencionó,
utiliza el volumen corriente de la respiración anterior
como feedback para ajustar el limite de presión en
cada ciclo. Esta señal de volumen corriente es el volu-
Figura 2. Gráficas de presión – tiempo y volumen – tiempo del modo volumen soporte, donde las respiraciones son iniciadas por el paciente y se
pueden observar los cambios en el nivel de presión aplicada para tratar de entregar el volumen corriente programado, y cada ajuste de presión se
hace teniendo en cuenta la información obtenida de la respiración anterior.
139
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
men entregado por el ventilador (volumen corriente
inspirado), no el volumen corriente exhalado por el
paciente (volumen corriente espiratorio). Para iniciar
este modo el ventilador entrega una respiración de
evaluación (“respiración test”) controlada por volumen y de acuerdo a la presión generada en la vía aérea
calcula la distensibilidad, las siguientes tres respiraciones son entregadas a un 75% del limite de presión
necesario para alcanzar el volumen corriente deseado,
con base en el cálculo previo de la distensibilidad. En
las respiraciones siguientes el ventilador hará ajustes
aumentando o disminuyendo el nivel de presión en 3
cm H2O, para tratar de mantener el volumen corriente programado. El límite de presión máximo será 5
cm H2O por debajo del valor superior de la alarma
de presión; a su vez el ventilador activará una alarma
cuando el volumen corriente programado y el límite
superior de presión sean incompatibles (figura 3).
Para la aplicación de este modo se deben programar los siguientes parámetros: volumen corriente,
frecuencia respiratoria, relación I:E, fracción inspirada
de oxígeno, nivel de PEEP y alarma de límite superior
de presión.
Finalmente, el Automodo es entonces la combinación de los dos modos anteriores. El paso de uno a
otro lo hace el ventilador utilizando la variable condicional de esfuerzo del paciente, para decidir si la
próxima respiración será ciclada por tiempo, es decir
en VCRP, ó será ciclada por flujo, o sea en VS, de tal
forma que si el paciente no tiene esfuerzo respiratorio el ventilador le entregará respiraciones en VCRP,
y si lo tiene, entonces lo hará en VS. Lo anterior lo
hará de acuerdo a unos parámetros establecidos, de la
siguiente forma: si el paciente hace dos respiraciones
espontáneas seguidas, el ventilador cambiará a VS. Si
el paciente está en apnea por 12 segundos en adultos,
8 segundos en niños y 5 segundos en neonatos, entonces el ventilador cambiará a VCRP. El paso de VCRP a
VS será conservando las mismas presiones pico.
Aunque la presentación más conocida del automodo combina VCRP y VS, también puede cumplirse
entre volumen controlado (VC) y volumen soportado
(VS), ó de presión controlada (PC) a presión soportada (PS). Cuando se da entre volumen controlado y
volumen soportado, el límite de presión de éste último será el nivel de presión de meseta del VC, y si éste
no se tiene, entonces el ventilador lo calcula con la siguiente fórmula:
(Presión pico – PEEP) * 50% + PEEP
Se ha planteado que el beneficio de este modo es la
posibilidad de ajustar el soporte administrado por el
ventilador a la demanda del paciente, de manera que
si el paciente no tiene esfuerzo el ventilador lo soporte
totalmente, y lo contrario. De hecho fue diseñado para
facilitar el retiro del soporte ventilatorio de una manera automática, además de un ajuste también automático, aumentando éste, si la condición del paciente
empeora, ó su esfuerzo disminuye.
Sin embargo, hay cierta preocupación en el hecho
de que al pasar de un modo ciclado por tiempo a uno
ciclado por volumen, la presión media de la vía aérea disminuye, lo cual puede causar hipoxemia en
Figura 3. G ráficas de presión – tiempo y volumen – tiempo del modo volumen controlado regulado por presión (VCRP), en las cuales se observan
los cambios en el nivel de presión aplicada para tratar de entregar el volumen corriente programado, y cada ajuste de presión se hace teniendo en
cuenta la información obtenida de la respiración anterior.
140
11 / Modos de control dual
pacientes con lesión pulmonar aguda. También se ha
visto que cuando un paciente tiene un aumento del
esfuerzo respiratorio, el ventilador lo puede interpretar como que el paciente no requiere tanto soporte,
disminuyendo el nivel de presión entregado, no cumpliendo así el objetivo que se busca. Por otro lado, si el
volumen corriente programado supera las demandas
del paciente, este permanecerá en el mismo nivel, sin
darse un desmonte gradual de la presión, que sería lo
que se buscaría para lograr el retiro del soporte ventilatorio.
En la actualidad, es mínima la evidencia existente
en cuanto a los beneficios propuestos con la aplicación
de este modo, pues son pocos los estudios realizados
(3,7,8). Estos han sido realizados en grupos pequeños
de pacientes, generalmente postquirúrgicos de cirugía
cardiovascular, cuyo objetivo ha sido ver el efecto de
su aplicación en el tiempo de retiro de la ventilación
mecánica, comparado con otros modos. Al revisarlos
se encuentran problemas metodológicos, y resultados
diferentes dependiendo del modo con el que se haya
comparado en el estudio.
Finalmente, al igual que otros denominados “nuevos modos” (pues la mayoría tienen varios años de
implementados), falta evidencia que demuestre los
beneficios planteados por sus fabricantes, que posiblemente se obtenga en la medida que quienes están
encargados de manejar el soporte ventilatorio los conozcan mejor y usen más.
Lecturas recomendadas
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APUNTES
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12
Estado actual de la ventilación
proporcional asistida (PAV+)
Dimitris Georgopoulus
Han pasado más de 15 años desde que la ventilación
proporcional asistida (PAV) se introdujo como un
modo de ventilación mecánica asistida que promueve
la sincronía paciente-ventilador. Con PAV la presión
del ventilador es proporcional (la proporcionalidad es
pre-establecida) para el flujo y volumen instantáneo
y por lo tanto para la presión generada por los músculos inspiratorios. Aunque numerosos estudios han
demostrado que el PAV mejora la sincronía entre el
paciente y el ventilador, la necesidad de mediciones
regulares de la mecánica del sistema respiratorio creó
un obstáculo importante para el uso generalizado de
este modo. Recientemente, se han descrito métodos
de determinación no invasiva de la resistencia y elastancia del sistema respiratorio cuando los pacientes
son ventilados con PAV. Basándose en estos métodos,
una opción de software ha sido desarrollado (PAV+)
que ajusta continuamente y automáticamente los factores de flujo y de ganancia de volumen con el fin de
representar fracciones constantes de los valores medidos de la resistencia y elastancia del sistema respiratorio. Esta característica aumenta considerablemente no
sólo la eficacia de este modo, pero simplifica en gran
medida la aplicación de PAV en pacientes críticamente enfermos. En esta revisión discutiremos brevemente los principios básicos del funcionamiento de PAV,
los métodos de medición automática de la mecánica
del sistema respiratorio y la evidencia de la efectividad de este modo.
La ventilación proporcional asistida (PAV) es un
modo de soporte ventilatorio asistido que fue descrito
originalmente por Magdy Younes en 1992 (1, 2). La
PAV permite al paciente alcanzar cualquier patrón de
respiración, hasta un límite, sin las restricciones impuestas por el ventilador (1-3). Sin embargo, a pesar
de que numerosos estudios han demostrado que la
PAV mejora la sincronía entre el paciente y el ventilador, un obstáculo importante para el uso generalizado
de este modo era la necesidad de mediciones regulares de la mecánica del sistema respiratorio (4-16). Por
esta razón, hasta ahora, PAV ha sido aplicada por un
tiempo limitado por lo general por expertos en la fisiología del sistema respiratorio y principalmente con
fines de investigación. La determinación no invasiva
de la resistencia y elastancia del sistema respiratorio
cuando los pacientes son ventilados con PAV han sido
descritos recientemente (17, 18). Basándose en estos
métodos, un nuevo software ha sido desarrollado que
mide de forma automática y semi-continuamente la
mecánica del sistema respiratorio y ajusta apropiadamente la función de ventilador (PAV+, Puritan Bennett-840, Tyco, Gosport, Reino Unido). Esta característica representa un importante progreso en su implementación (19, 20). En esta revisión vamos a discutir
brevemente los principios básicos del funcionamiento
PAV, los métodos para la medición automática de la
mecánica del sistema respiratorio y la evidencia de la
efectividad de este modo. Por último, presentaremos
algoritmos clínicos simples de aplicación de PAV en
pacientes críticamente enfermos.
Principios operacionales del PAV
En pacientes con respiración espontánea, la presión generada por los músculos inspiratorios (Pmus) se disipa
para superar la elastancia (Ers) y la resistencia (Rrs) del
sistema respiratorio de acuerdo a la siguiente ecuación:
Pmus = V’xRrs + VxErs + PelEE
Ecuación 1
Donde V’ es el flujo instantáneo, V es el volumen instantáneo por encima del volumen final espiratorio, y
PelEE es la presión del retroceso elástico al final de la
espiración [presión alveolar pasiva, presión positiva
intrínseca al final de la espiración (PEEPi) si PelvEE es
positiva] (21, 22). En los pacientes ventilados mecánicamente la presión total aplicada al sistema respiratorio (PTOT) durante una inspiración es la suma de
Pmus y Paw y la ecuación 1 se reformula así:
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
PTOT = Pmus + Paw = V’xRrs + VxErs + PelEE (21, 22)
Ecuación 2
Con PAV, Paw es la función de V’ y V de acuerdo a la
ecuación (figura 1):
Paw = VAxV + FAxV’
Ecuación 3
Donde VA es el volumen asistido (cmH2O/l) y FA es
flujo asistido (cmH2O/l/seg). Es obvio que VA tendrá
unidades de elastancia y FA unidades de resistencia.
Si VA y FA representan fracciones similares (K) de la
elastancia y resistencia de un paciente, la ecuación 3 se
modifica de la siguiente manera:
Paw = K (ErsxV + RrsxV’)
Ecuación 4
Presión
elástica
(Pel)
Presión
músculo
(Pmus)
Paciente
Flujómetro
Presión
vía
aérea
(Paw)
Palv
Flujo Volumen VA
FA
Paw = VA x Volumen + FA x Flujo
Figura 1. Ilustración de la presión generada por PAV proporcional al
flujo y volumen instantáneo, y por ende, el esfuerzo del paciente. VA:
asistido por volumen, FA: flujo asistido (Modificado de Younes 2006 (3)
con permiso).
Donde K es porcentaje (siempre menor al 100%) de
Rrs y Ers (figura 2). Sustituyendo, en ecuación 2, Paw
con la ecuación 3 y resolviendo para Pmus:
Pmus = (Rrs-FA)xV’ + (Ers-VA)xV + PelEE
Ecuación 5
De ello se desprende que con PAV los músculos inspiratorios afrontan la situación, después de la activación, con una poscarga que se reducirá en una cantidad igual a VA y FA determinadas por el médico (1-3,
23). Por lo tanto, con este modo, el ventilador simplemente amplifica el esfuerzo inspiratorio del paciente
sin imponer ningún objetivo, ya sea para el flujo, el
146
volumen o Paw (1-3, 23). Lo establecido por el médico
es la relación (proporcionalidad) entre la Paw y Pmus
y como resultado, el paciente es capaz de mantener
un control considerable sobre el patrón de respiración
deseado (figura 3).
Medicióncontinuadelamécanicadel
sistema respiratorio
Es esencial para la operación adecuada de PAV que
tanto VA y FA se ajusten a valores menores que Ers y
Rrs, respectivamente, y representen una fracción similar de Ers y Rrs (3). Solo con estas condiciones el paciente siempre contribuirá a la presión total, mientras Paw
tenga una constante y predecible relación con Pmus (3).
De ello se desprende que la medición de la mecánica
del sistema respiratorio es un punto clave en la PAV.
En la medida en que en los pacientes que necesitan
asistencia del ventilador, la resistencia y elastancia varían considerablemente como una función del tiempo,
su determinación se debe hacer con mucha frecuencia
(casi continuamente). De lo contrario, con la PAV, se
podría sobre asistir o sub asistir y la relación constante entre la Paw y Pmus perderse (3, 24). Supongamos
por ejemplo que un paciente tiene Ers de 20 cm de H2O
/L y Rrs de 10 cm de H2O/l/seg (determinada por diversos métodos). El paciente se le administra PAV y el
nivel de asistencia (K) se establece en 80%. Esto resulta
en un VA de 16 cm de H2O/l (80% de 20) y FA de 8 cm
de H2O/l/s (80% de 10). Después de unos minutos los
cambios de estado del paciente (como es la norma en
los pacientes críticamente enfermos) y Ers disminuye a
15 cm de H2O/l, mientras que Rrs se mantiene constante. Dado que el nuevo valor de Ers no se mide, VA es>
100% de Ers y, si PelEE está cerca de cero (es decir sin
hiperinflación dinámica severa), siempre habrá presión
disponible para el flujo inspiratorio. Esto puede causar
el fenómeno del fugitivo y de desacoplamiento entre la
Paw y Pmus (figura 4). El paciente ya no está en PAV.
Si, por otro lado, el Ers aumenta de 20 a 30 cm de H2O/l
mientras que Rrs se mantiene constante, la VA de 16
cm de H2O/l es ahora 53% del nuevo valor de Ers. FA
sigue siendo 80% de Rrs. En cuanto a la carga elástica
el paciente está sub-asistido, mientras que VA y FA no
son fracciones similares de Ers y Rrs, respectivamente,
causando una disociación entre Paw y Pmus. De acuerdo a esto, cuando el paciente está en PAV, la mecánica
del sistema respiratorio debe medirse con frecuentemente y el ventilador debe ajustar la VA y FA acordemente. Obviamente, la medición se debe realizar sin
interrumpir el proceso de ventilación mecánica.
12 / Estado actual de la ventilación proporcional asistida (PAV+)
Rrs = 4/0,5 = 8 cmH2O/L
FA = 50% of Rrs = 4 cmH2O/L/seg
Ers = 10/0,5 = 20 cmH2O/L
VA = 50% de Ers = 10 cmH2O/L
FA
Flujo (L/seg)
Volumen (L)
VA
0,5
0
5
10
0,5
0
2
Pel (cmH2O)
4
Pres (cmH2O)
Figura 2. Operación de PAV, cuando el 50% del soporte (K) es marcado, si a tiempo t de inflación, el volumen (V(t)) por encima de volumen pulmonar espiratorio final (en este caso por encima de la capacidad residual funcional pasiva, Pelee = 0) es 0,5 L y el flujo inspiratorio (V ‘(t)) es de 0,5
L / seg. En este volumen de la presión de retroceso elástico (Pel (t)) es de 10 cm de H2O y a esta presión de flujo resistiva (Pres (t)) es de 4 cm H2O,
según lo dictado por Pel-volumen y relaciones Pres-flujo (líneas continuas). La pendiente de la línea continua es el compliance (1 / ERS, el ERS = 20
cm H2O / L) y la conductancia (1 / RR, Rrs = 8 cm H2O / L / s) del sistema respiratorio, respectivamente. Para claridad de la presentación las relaciones
Pelvolumen y Pres-flujo se considera que son lineales (no es el caso en los pacientes críticamente enfermos). El líneas discontinuas verdes representan
el volumen asistido (VA) y el flujo asistido (FA, en la actualidad el ventilador tiene en cuenta la relación de presión-flujo no lineal del tubo endotraqueal y ajusta apropiadamente la FA a lo largo de la respiración, ver las ecuaciones 9 y 10 en el texto principal). La pendiente de las líneas verdes
discontinuas es dos veces mayor que la de las líneas continuas. En el tiempo t de la inflación, la presión total aplicada al sistema respiratorio (PTOT
(t)) es de 14 cm de H2O y la presión proporcionada por el ventilador (Pventilador (t)) es de 7 cm de H2O (es decir, la suma de 50% de Pel (t) y el
50% de Pres (t)). Por lo tanto la presión proporcionada por los músculos inspiratorios (Pmus (t)) debe ser de 7 cm de H2O. Ers; elastancia del sistema
respiratorio. Rrs; la resistencia del sistema respiratorio.
Retroalimentación positiva
Pventilador + Pmus = VxErs + VxErs + pelEE
Paw
30
Pdi
Volumen
Flujo
0
1,2
0
0,8
0
20
0
Figura 3. Principios básicos de la operación de PAV. Con PAV,el esfuerzo inspiratorio del paciente (Pmus) impulsa al ventilador (Pventilador, ver la
ecuación en la parte superior de la figura). Como resultado el paciente es capaz de retener control considerable sobre el patrón de respiración deseado (panel inferior). Mayor esfuerzo inspiratorio del paciente (flecha) se asocia con mayor Paw (i.e. Pventilador), flujo y volumen; la forma de la presión
transdiafragmática (Pdi) es similar al Paw. V’: flujo instantáneo, V: volumen instantáneo por encima del volumen pulmonar del final de la espiración,
Ers y Rrs: elastancia y resistencia del sistema respiratorio y PelEE: presión de retroceso elástico al final de la espiración.
147
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
utilizado en intervalos aleatorios de 4 a 10 respiraciones, una maniobra de pausa de 300 mseg al final de las
inspiraciones seleccionadas (17, 18, 28). La presión de
la vía aérea al final de la oclusión (Pawoclusión) se mide
y Ers y el compliance (Crs=1/Ers) se calculan de la
siguiente manera:
Flujo 0,8 L/seg
Ers = (Pawoclusión – PEEP)/VT
Paw 30 cmH2O
Ecuación 6
Crs = VT/(Pawoclusión – PEEP)
Ecuación 7
Volumen 0,8 L
Durante PAV una respiración puede
extenderse (retrasar el cycling-off,
también llamado “runaway”)
0,4 seg/div
El riesgo de respiración extendida aumenta cuando el porcentaje
de asistencia se aproxima a 100%
Figura 4. Una respiración extendida en la fase espiratoria (retardo en
el ciclado o runawy) en un paciente ventilado con 90% de asistencia.
En esta respiración la inflación se terminó cuando el volumen alcanzó
0,8L y la presión en la vía aérea (Paw) fue de 35 cmH2O. Por razones
de seguridad la Paw máxima que el ventilador puede proveer es de 35
cmH2O. Modificado con permiso de Younes 2006 (3).
Determinandolamecánicadelsistema
respiratorio durante PAV
En todos menos en el modo PAV (sean modos de control de volumen o de presión), la inflación mecánica
termina ya sea antes o después del final de la inspiración neural, causando el fenómeno de asincronía espiratoria (20, 25-27). Por otro lado la estrecha relación
única entre Paw y Pmus cuando el paciente está en
PAV (ya que Pmus impulsa Paw) hace que el final de la
inspiración neural coincida con el final de la inflación
mecánica. Esto reduce al mínimo (o incluso elimina)
el fenómeno de la asincronía espiratoria. Por lo tanto, con PAV al final de la inflación mecánica, la Pmus
inspiratoria se encuentra en la fase de disminución (o
ya es cero), mientras que la actividad de los músculos
espiratorios (si se produce) comienza generalmente a
finales de espiración neural (3, 17, 18). Se deduce entonces que, si las vías respiratorias están ocluidas por
un corto tiempo al final de la inflación mecánica, Paw
al final de la oclusión proporciona el retroceso elástico
en el volumen ocluido (es decir, el volumen corriente,
VT). Este no es el caso con los otros modos ya que se
puede presentar actividad respiratoria considerable
(inspiratorio o espiratorio) al final de la inflación mecánica debido a asincronía espiratoria (3, 17, 18).
Aprovechando lo anteriormente descrito sobre
PAV, el cálculo de la mecánica del sistema respiratorio se lleva a cabo automáticamente por el ventilador
148
Donde el PEEP es la presión positiva en vía aérea al
final de la espiración. Obviamente, en la presencia de
PEEPi (hiperinflación dinámica), el valor calculado de
Ers sobreestima la elastancia del sistema respiratorio
(y el Crs calculado subestima el compliance del sistema respiratorio).
Asumiendo que al comienzo de la espiración el flujo sea manejado por la presión del retroceso elástico
(por ejemplo, presión alveolar, Palv), Rrs espiratorio
se mide durante la exhalación después de una maniobra de pausa (18, 28). El software identifica tres puntos
en la curva espiratoria de tiempo-flujo correspondiente al flujo pico y unos 5meg y 10mseg después. En estos puntos Palv y la resistencia total espiratoria (RTOT)
se calculan de la siguiente manera:
Palv = Pawoclusión – DvxErs
Ecuación 8
RTOT = (Palv – Paw)/V
Ecuación 9
Donde DV es el volumen exhalado hasta el punto de
interés y V´y Paw son flujo espiratorio y presión en
vía aérea correspondientes, respectivamente. Los valores de RTOT en estos puntos son promediados y se
obtiene un estimado de RTOT (18, 28). RTOT se considera como la suma de la resistencia flujo dependiente
del tubo endotraqueal (Rtubo) y aquella del sistema
respiratorio (RrsPAV) (18, 28). Rtubo se calcula con la
siguiente ecuación:
Rtubo = a + bV
Ecuación 10
Donde a y b son constantes, dependiendo de la longitud y diámetro del tubo, estimado usando data in
vitro. RrsPAV se deriva al restar Rtubo del RTOT. Cabe
destacar, sin embargo, que esta técnica mide la resistencia espiratoria, mientras que PAV usa resistencia
inspiratoria. En pacientes con una gran diferencia
entre resistencia inspiratoria y espiratoria esto puede
ocasionar problemas. Además, en presencia de hipe-
12 / Estado actual de la ventilación proporcional asistida (PAV+)
rinflación dinámica, el valor calculado de Rtot subestima el valor real. Otra técnica para medir la resistencia inspiratoria con PAV (técnica de pulso) puede ser
más adecuado (17, 18). Actualmente sólo una empresa
(AWSS, SSV, Japón) utiliza la técnica de pulso, pero
no hay datos en los seres humanos con respecto a la
función de este ventilador.
Con el sistema de medición automática de la mecánica del sistema respiratorio (PAV+, Puritan-Bennett
840, Tyco) el cuidador establece el porcentaje de descarga (k) y el ventilador suministra la presión así:
Paw(t) = K [V’I(t) x (Rtubo(t) + RrsPAV) + V(t) x
ErsPAV]
Ecuación 11
Donde Paw(t) es la presión de la vía aérea instantánea, V’I(t) es el flujo de inspiración instantánea, V (
t) es el volumen pulmonar instantáneo sobre el nivel
del final de la espiración y Rtubo (t) es la resistencia
del tubo endotraqueal en V’I(t) (dependiente de flujo).
Debido a que el valor máximo de K se limita a 95 % de
los valores medidos de la elastancia y la resistencia,
el ventilador proporciona una presión que es siempre
una fracción de la presión resistiva y elástica medida,
evitando así la aparición del fenómeno de escape (28).
Estas características funcionales dictan que para un
flujo inspiratorio y volumen dado, la presión asistida
disminuye con la disminución de RrsPAV y ErsPAV y
aumenta con el aumento de RrsPAV y ErsPAV.
Estudios han demostrado que la mecánica del sistema
respiratorio, según medida por PAV+, son en promedio
similar a aquellas medidas durante la ventilación mecánica pasiva utilizando técnica estándar (17, 18, 28). Es de
interés que los valores de Ers y Rrs con PAV+ pueden
usarse no solo para ajustar la función del ventilador,
pero también para seguir el estado del paciente.
Evidencia que muestra PAV+ como
modo eficiente
Sólo hay dos estudios que tratan de PAV+ en pacientes en estado crítico (28, 29). Kondili y cols., evaluó
la respuesta de estado estacionario a un corto gasto
respiratorio al aplicarse una carga mecánica durante
la presión de soporte (PS) y PAV+ en pacientes en
estado crítico (28). La aplicación de la carga en corto
plazo aumentó significativamente Ers y RRS, tanto en
aquellas que se midieron al final del estudio durante
ventilación mecánica controlada (pasiva) y los medidos con PAV+ (activo) (28). De acuerdo con estudios
anteriores, hubo una relación lineal significativa entre
la mecánica del sistema respiratorio pasiva y activa.
Con PS el nivel de presión asistida se mantuvo constante e independiente de la carga, mientras que con
PAV+ la presión del ventilador aumentó con al aumentarse la carga (28). Este incremento se debió tanto
a un mayor esfuerzo inspiratorio y la manipulación
de los factores de flujo y la ganancia de volumen de
forma que siempre represente una fracción constante de los valores estimados de Rrs y ERS. La ventilación minuto se mantuvo constante en ambos modos
después de la aplicación de la carga, pero con PAV
+ la magnitud de la reducción de VT carga inducida
y por aumento de la frecuencia de respiración fue
significativamente menor que con PS. Durante PS el
aumento agudo de la impedancia del sistema respiratorio dobló aproximadamente todos los índices de
esfuerzo inspiratorio. Por otro lado, con PAV + un aumento similar en la impedancia del sistema causó un
aumento modesto (aproximadamente 50%) en estos
índices (figuras 5 y 6). A tal medida que la presión
media desarrollada por el diafragma está estrechamente relacionada con el costo de O2 de la respiración
(30), estos resultados indican que con la carga el costo O2 de la respiración fue significativamente mayor
con PS que con PAV+. Estos resultados contrastan con
aquellos obtenidos por Grasso y col. Quien también
evaluó las respuestas ventilatorias de la carga mecánica aplicada en pacientes críticamente enfermos
pero sin factores de ganancia carga ajustables (7). En
este estudio con PAV, dado que el flujo y el volumen
asistido (en términos absolutos) se mantuvieron constantes a lo largo, la aplicación de carga disminuyó el
nivel asistido (7). Además, Grasso y col. encontraron
que, tanto con PAV y PS, la aplicación de la carga
causó una disminución de aproximadamente el 70%
en VT/producto de tiempo de presión diafragmática
por respiración (PTPPdi/b) el cual es un índice del
acoplamiento neuroventilatorio (7). Por otro lado se
observó que, durante PAV+ con carga, VT/PTPPdi/b
disminuyó ligeramente, pero no significativamente, mientras que disminuyó en más del 50% durante
PS (28). Los factores de ganancia ajustable por carga
son probablemente responsables de la preservación
de acoplamiento neuroventilatorio. Estos resultados
indican que cuando PAV opera con un sistema que
adapta continuamente el nivel de asistencia a los cambios en la mecánica respiratoria (PAV+), la eficacia de
acoplamiento neuroventilatorio resulta en gran medida independiente de la carga (28). En tal medida que,
en pacientes críticamente enfermos la impedancia del
sistema respiratorio puede variar considerablemente
(17, 18, 31), esta capacidad del ventilador representa
un paso adelante importante en la mejora de la sincronía paciente-ventilador (19, 20).
El otro estudio sobre PAV+ se realizó en pacientes
críticamente enfermos durante el sueño (29). El objetivo de este estudio fue determinar si el gran número de
oclusiones de fin inspiratorio durante PAV+ influen-
149
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
cia la calidad de sueño y los requisitos de sedación en
pacientes críticamente enfermos que exhiben buena
sincronía paciente-ventilador durante el soporte de
presión (29). La calidad del sueño y la fragmentación
del sueño no fueron diferentes entre PS y PAV+ independientemente del nivel de asistencia, tanto en
pacientes sedados y no sedados. En pacientes sedados duermen eficiencia fue ligeramente, pero significativamente mayor con PAV+ que aquella con la alta
PS, mientras que no hubo diferencias entre los modos
en los pacientes no sedados. En pacientes sedados la
eficiencia del sueño fue leve pero significativamente
mayor con PAV+ que en aquellos con PS alta, mientras que no hubo diferencias entre los modos en los
pacientes no sedados. Ambos modos de soporte tuvieron efectos comparables sobre las variables respiratorias. En ninguno de los pacientes aumentaron los
requisitos de sedación durante el estudio. Por lo tanto,
en pacientes que presentan buena sincronía pacienteventilador durante la PS, el gran número de oclusiones de fin inspiratorio de corto plazo con PAV+ no
influye negativamente en la calidad del sueño (29). Es
probable que, en los pacientes críticamente enfermos
que exhiben una gran disociación entre su frecuencia
de respiración espontánea y la tasa de ventilador con
PS, la ventilación mecánica con PAV+ puede mejorar
la calidad del sueño, ya que esta disociación no ocurre
con PAV+ (29). Se necesitan más estudios para resolver este punto.
En conclusión estos datos indican que, durante la
ventilación asistida proporcional, la implementación
de retroalimentación positiva para adaptar continuamente el nivel de asistencia en los cambios de la mecánica respiratoria aumenta la eficiencia del sistema
respiratorio para compensar por la carga mecánica
añadida (28). Además el método de medición de resistencia y elastancia, tal como es usado en la reciente
versión de ventilación asistida proporcional (PAV+),
no afecta la calidad del sueño (29).
Las limitaciones de PAV
Ya que con PAV Pmus impulsa el ventilador, este
modo debe aplicarse con precaución en pacientes con
muy bajos esfuerzos respiratorios, tales como aquellos
con depresión central de ventilación y/o apnea central
(3). Otras limitaciones incluyen la sensibilidad de escapes, la posibilidad de una presión excesiva y el impacto de la hiperinflación dinámica. Con PAV la señal
de mando para el suministro de presión es el flujo instantáneo y el volumen (1-3). En presencia escapes de
flujo (por ende volumen) para el paciente no depende
de esfuerzo respiratorio y por lo tanto la Paw no está
relacionado con Pmus. Dependiendo del grado de escape el ventilador proporciona presión al paciente, que
150
es mayor que la dictada por la proporcionalidad entre
Pmus y Paw (3). La compensación de escape es esencial
cuando se aplica PAV no invasiva (es decir, durante la
ventilación mecánica no invasiva) (3).
Otra limitación de PAV es el potencial de una presión excesiva o suministro de volumen, el fenómeno
“run-away” (figura 4) (1-3, 11, 19). “Run-away” se
produce cuando la presión proporcionada por el ventilador es mayor que la suma de las presiones elásticas
y de resistencia en algún momento durante la inflación (1-3, 11, 19). Como resultado, el ventilador continúa entregando volumen a pesar del hecho de que
el paciente ha terminado su esfuerzo inspiratorio (13, 11, 19). El volumen continuará aumentando hasta
un límite de alarma (presión o volumen) se active o el
compliance del sistema respiratorio disminuya debido a que el sistema respiratorio se aproxima a la capacidad pulmonar total (TLC), debido a la sobreinflación
(1-3, 11, 19). Se produce este fenómeno porque VA y
/ o FA se ajustan a valores más altos que Ers y Rrs,
respectivamente (1-3, 11, 19). La alineación (alinearity)
de las relaciones de las relaciones de presión volumen
y presión flujo también podrían causar que se establezcan VA o FA de manera inapropiada. Por ejemplo
si el volumen pulmonar del final de la espiración está
cerca del volumen residual, cuando Ers es alta y VA
se establece de acuerdo a este valor, entonces hay una
posibilidad de que durante la inspiración Ers pueda
disminuir debido al reclutamiento, llegando a ser más
pequeño que la VA y llevando a “run-away” (3). Del
mismo modo la resistencia del tubo endotraqueal no
tiene un único valor pero cambia dependiendo de las
tasas de flujo (3). Por lo tanto FA, que es apropiado
para un rango de velocidades de flujo, puede no ser
así con diferentes flujos, causando una sobre asistencia (3). Sin embargo con mediciones automáticas de la
mecánica del sistema respiratorio (que tienen en cuenta la relación presión-flujo no lineal del tubo endotraqueal) el “run away” se produce en raras ocasiones
y sólo cuando el porcentaje de asistencia se acerca al
90%. En nuestras manos, con PAV+, no se han observado run-aways cuando el porcentaje de soporte fue
de menos del 80 al 85%.
Por último, el modo PAV es altamente susceptible a
hiperinflación dinámica (1, 3, 23, 28). Con el volumen
asistido o PS el ventilador, una vez activado, proporciona el volumen o la presión establecidos independientemente del esfuerzo del paciente más allá de lo
activado; el paciente puede relajarse a sus músculos
respiratorios después de la activación, dejando que el
ventilador suministre el volumen, lo que, dependiendo de la configuración, puede ser sustancial (21, 22,
32). En contraste con otros modos, con PAV la asistencia está vinculada al esfuerzo del paciente (1-3). Debido a que la asistencia terminará automáticamente al
12 / Estado actual de la ventilación proporcional asistida (PAV+)
% Diferencia de baseline
250
200
PAV+
PS
150
100
50
0
ΔPdi
ΔPTP/b
ΔPTP/min
ΔPTP/L
Figura 5. La respuesta al esfuerzo inspiratorio a la aplicación de la carga con presión soporte (PS) y ventilación asistida proporcional con factores
de ganancia ajustables por carga (PAV+) en pacientes críticamente enfermos. El incremento inducido por carga en el esfuerzo inspiratorio fue significativamente menos con PAV+ que con PS. DPdi, DPTPPdi/b, DPTPPdi/min, and DPTPPdi/L; % de aumento desde base (i.e. sin carga) de la presión
transdiafragmática, presión diafragmática, producto de tiempo de presión diafragmática por litro de ventilación, respectivamente. *Diferencia
estadísticamente significativa (Data de Kondili et al. (28) con permiso).
PAV + load off
PS load off
PAV + load on
PS load on
2
Pdi (cmH2O)
3
5
7
8
Tiempo
10 seg
Figura 6. Registros experimentales que muestran el efecto de la unión del tórax y abdomen en la presión diafragmática (Pdi) en 5 pacientes representativos durante PAV+ y durante PS. Note que sin la carga, las oscilaciones del Pdi eran comparables entre los modos. Con carga, las oscilaciones
del Pdi fueron considerablemente más grandes con PS que con PAV+. (De Kondili et al. (28) con permiso).
151
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
final del esfuerzo inspiratorio, cualquier retraso en el
inicio de asistencia reduce la fracción de tiempo inspiratorio neural que está siendo asistida (1-3). Además,
el nivel de esfuerzo requerido para accionar el ventilador no es asistido a lo largo de la respiración y la magnitud de la presión aplicada durante el tiempo inspiratorio neural restante será proporcional a sólo una
fracción del esfuerzo del paciente (figura 7) (1-3, 28).
Por lo tanto, una gran parte de la respiración de un
paciente puede ser sin asistencia a pesar de que la ganancia máxima (K) sea usada (1-3, 28). Cada esfuerzo
se debe hacer con el fin de reducir la magnitud de la
hiperinflación dinámica (es decir, el uso de broncodilatadores, corticosteroides) o para contrarrestar PEEPi
(es decir, añadir PEEP externa, véase más adelante).
Sin hiperinflación
dinámica (PEEPi = 0)
Pmus
Pmus
soportada
Con hiperinflación
dinámica (PEEPi = 0)
Pmus
soportada
Pmus no
soportada
0
Paw
0
Tiempo
Figura 7. El impacto de la hiperinflación dinámica en la porción del esfuerzo inspiratorio soportado con PAV. Con hiperinflación dinámica una
porción de Pmus se disipa para vencer la presión del retroceso elástico
positiva (PEEPi) para accionar el ventilador. Como resultado, la porción
de la respiración soportada se reduce considerablemente (el esfuerzo
inspiratorio del paciente se soporta solo después de accionarse). Pmus
es la presión inspiratoria en el músculo. Paw es la presión de vía aérea.
Aplicación de PAV en pacientes
críticos
Como se indicó arriba, PAV sin mediciones automáticas de la mecánica del sistema respiratorio es muy
difícil de aplicar, por lo menos en periodos extensos,
en los pacientes críticamente enfermos. Por ende, esta
sección discutirá el cómo aplicar PAV con actores de
ganancia de carga ajustable (PAV+) en los pacientes
críticamente enfermos. Debido a que actualmente
PAV+ no compensa por escapes, no es adecuado para
la ventilación mecánica no invasiva y debe ser aplicado solo en pacientes intubados ya que Pmus acciona
el ventilador, los esfuerzos espontáneos son esenciales
para PAV+, y la apnea central y el centro de la depre-
152
sión son contraindicaciones absolutas (1-3). Con las
excepciones anteriores, creemos que todos los pacientes pueden ser colocados en PAV+ el tiempo que el
personal apropiado esté disponible. La figura 8 proporciona un algoritmo (desarrollado por M. Younes
y D. Georgopoulos) para guiar el procedimiento de la
colocación de un paciente en PAV+. Utilizando este
algoritmo, los pacientes críticos pueden ser ventilados
fácilmente, incluso durante la fase aguda de su enfermedad. Aunque el algoritmo (y las notas de la Tabla
1) se explican por sí, algunos puntos merecen algunos
puntos comentarios especiales.
Es esencial recordar que el patrón de respiración
es muy variable entre los pacientes con PAV (versión
anterior o PAV+). Si el cuidador no está contento con
VT o con la frecuencia de respiración y los intentos de
aumentar o disminuir la asistencia, el paciente puede
emprender una acción opuesta para mantener el mismo patrón de respiración. Por lo tanto, cuando VT es
pequeño, esto no se debe necesariamente a las restricciones mecánicas, pero VT puede ser espontáneamente seleccionado por el control respiratorio del paciente
(6, 8, 9, 33). Incluso altas tasas respiratorias no tienen
por qué significar distress (6, 8, 9, 33). Por esta razón
se utilizó frecuencia respiratoria algo mayor de 35
respiraciones / min como indicativo del distrés respiratorio y siempre en asociación con otra señal (Tabla
2). La disminución de la frecuencia respiratoria con el
aumento de nivel de asistencia indica la incapacidad
del paciente para mantener el VT deseado compensado con la frecuencia.
Por otro lado, si la frecuencia de la respiración es
insensible al nivel de asistencia, debe representar la
frecuencia espontáneamente seleccionada de la respiración por el sistema de control del paciente. Aunque
la aplicación de PEEP es guiada por los mismos principios que en otros modos, la medición semi-continua
del compliance (y elastancia) simplifica en gran medida el procedimiento. En términos generales, la PEEP
en pacientes críticamente enfermos se aplica ya sea
para aumentar el volumen pulmonar espiratorio final
y reclutar a las unidades de pulmón (en pacientes con
enfermedad pulmonar restrictiva, como SDRA / LPA
o la obesidad) (34-36) o para contrarrestar PEEPi (37)
(en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva
limitación y limitación del flujo durante la espiración
pasiva). En ambos casos la PEEP puede ir titulándose
hasta que el Crs no aumenta más (o Ers ya no disminuye). La base fisiopatológica de estas relaciones se
muestra en las figuras 9 y 10. Hay que mencionar que,
en caso de que se desarrolle distrés respiratorio, como
en cualquier otro modo, siempre se debe excluir un
cambio en la mecánica respiratoria debido a causas
médicas (por ejemplo, neumotórax) o causas técnicas
12 / Estado actual de la ventilación proporcional asistida (PAV+)
Tabla 1. Procedimiento para colocar a un paciente en PAV+. Ver algoritmo en figura 8
1. A
segure que peso corporal ideal, tamaño del tubo endotraqueal y presión máxima de la vía aérea (40 cmH2O) se
introduzcan correctamente.
2. Ajustes iniciales de PEEP y FIO2 según criterios habituales. Sin embargo, y como en otros modos, el valor inicial de
PEEP debe ser $5 cmH2O. También debe manejar la hipoxemia subsecuente como usual, al ajustar el PEEP y la FIO2.
Con PAV+ el compliance puede usarse para titular PEEP.
3. La respuesta inmediata después de un cambio de PAV varía considerablemente dependiendo de si el paciente fue
sobre asistido, y si no hubo sincronía en el modo previo. La respuesta puede variar de “sin cambios” a “respiración
muy superficial” a “apnea central”. Espere alrededor de un minuto para ver el patrón en que se convertirá antes de
decidir sobre los siguientes pasos.
4. La respiración puede ser variable en PAV. Esto es normal. VT puede ser bajo (i.e. 3–4 ml/Kg). Hasta el punto que la
frecuencia respiratoria no aumente concomitantemente y no haya otros signos de distrés, el VT bajo no es indicación
de cambiar el nivel de asistencia.
5. Una frecuencia respiratoria rápida (hasta 55/min) no indica por si sola distrés. Otros signos de distrés deben
estar presentes (ej. Cambios sostenidos en la frecuencia cardíaca o tensión arterial, uso de músculos accesorios,
sudoración). Muchos pacientes tienen altas tazas de incluso cuando están muy bien soportados y esto se enmascara
con otros modos (pero no durante PAV) por no sincronía (i.e. esfuerzos inefectivos).
6. La presión arterial parcial de CO2 (PaCO2) puede aumentar después de cambiar a PAV. Muy comúnmente esto se
debe a sobreventilación antes de PAV. Preocúpese solamente si el pH disminuye por debajo de lo normal. Acidemia
sin distrés indica un estímulo respiratorio deprimido (hasta que la causa de la depresión no exista más, el paciente
no es candidato para PAV)
7. Distrés al 70% es incomún y es usualmente debido al arranque diferido por hiperinflación dinámica severa y
músculos débiles. (i.e pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva). Por otra parte, puede deberse a un
compliance muy bajo a volumen pulmonar bajo (pacientes con obesidad, patología abdominal, SDRI/ALI) y
usualmente estos pacientes exhiben hipoxemia. Cualquier condición puede mejor al aumentar el PEEP. El aumento
de PEEP puede ser guiado por respuesta de C. Por ejemplo, aumente PEET hasta que C no aumente más. Sin
embargo, otros factores deben considerarse al determinar que tan alto el PEEP puede aumentarse.
8. Muy pocos pacientes continúan con distrés al 70% de asistencia después de ajusta el PEEP. En estos pacientes el
aumento % asistencia en pasos de 5% hasta 90%. Espere 15-20 respiraciones entre cada paso y observe respiraciones
extendidas (delayed cycling off). Si las hay, disminuya la asistencia al nivel previo.
9. U
sualmente estos paciente en quienes la acción de retraso es excesiva (ver arriba) y no puede mejorar con el aumento
de PEEP y % asistencia. Estos pacientes no pueden ser soportados con PAV hasta que se incorporen mejor métodos de
trigger.
10. Usualmente estos pacientes no son candidatos para el destete rápido. % de asistencias y/o PEEP debe reducirse
lentamente (sobre varias horas o días, dependiendo el paciente individual)
Tabla 2. Definición de distrés pulmonar
Por lo menos dos de las siguientes:
• Frecuencia cardíaca >120% de la frecuencia usual por >5 min y/o tensión sistólica >180 o <90 mmHg y/o cambios en
la tensión sistólica >20% del valor previo por >5 min
• Frecuencia respiratoria >40 respiraciones/min por >5 min
• Uso marcado de músculos accesorios
• Diaforesis
• Paradoja abdominal
• Queja marcada de disnea en pacientes conscientes
(por ejemplo, el bloqueo parcial de la tubo). La medición semi-continua de la mecánica del sistema respiratorio puede llegar a ser muy útil en el seguimiento
de la mecánica de los pacientes. Para resumir, PAV+
se puede aplicar fácilmente en pacientes críticamente
enfermos. El cuidador simplemente marca el % de soporte, FiO2 y PEEP y el ventilador es responsable de
lograr la sincronía con el paciente.
153
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Escenario inicial 70%
asistido (1, 2)
RR < 35 b/min
VT > 5 ml/kg
RR < 35 b/min
y/o VT > 5 ml/kg
Observe 5-10 min
(3, 4, 5)
Aumente PEEP
2-3 cmH2O
Sin distrés (6)
Y
RR,C & R ↔ o mejorando
Distrés (6, 7)
O
RR,C & R o deterioro
Reducir asistencia 10-20%
Q 2 horas si no hay distrés
respiratorio y RR,C & R ↔
o mejorando
Aumente PEEP en pasos
guiados por compliance
(7)
Distrés continúa
No distrés al 10-20%,
PEEP ≥ 5 cmH2O
Considere extubar o
ensaye respiración
espontánea
Distrés al > 20%,
o↓CoR↑
Aumente la asistencia al
valor previo (7)
Puede ajustar PEEP
Destete lento (10)
Aumente porcentaje
de asistencia en pasos
hasta 90% (8)
No distrés
Cambie a otro modo (8)
Figura 8. Algoritmo propuesto para el empleo de PAV+ en pacientes críticamente enfermos (este algoritmo se desarrolló por M. Younes y D. Georgopoulos). PEEP: presión positiva al final de la espiración, RR: frecuencia respiratoria, Vt: volumen tidal, C: compliance del sistema respiratorio, R:
resistencia del sistema respiratorio, H: aumentado e I.disminuido.
¿Podemosmejorarlamayoreficacia
PAV+?
Durante PAV + la responsabilidad de determinar el
nivel y el patrón de respiración se desplaza por completo del cuidador hacia el paciente. El cuidador sólo
puede determinar que tanto el paciente está trabajando. Sin embargo, la asistencia debería comenzar al
iniciar el esfuerzo inspiratorio. En presencia de la hiperinflación dinámica el paciente debe generar primero suficiente presión inspiratoria para contrarrestar
PEEPi para permitir el retorno del flujo y la activación
del ventilador (3, 28). Como se discutió anteriormente, PAV puede verse más afectado por el retraso de la
activación que los otros modos (3, 28). Por lo tanto, es
importante aplicar en la función de PAV + un sistema
de activación que sea sensible incluso en presencia de
la hiperinflación dinámica.
Aunque en pacientes con hiperinsuflación dinámica el método de activación forma-onda-flujo es más
sensible que el flujo o presión de sistema de activa-
154
ción, la mejora es modesta (38). Además, este método
no funciona cuando el flujo espiratorio es muy bajo
como es el caso de limitación de flujo severa (38).
Recientemente se ha desarrollado un nuevo sistema
(monitor PVI, YRT Ltd, Winnipeg, Canadá) que utiliza la ecuación de movimiento para generar en tiempo
real una señal de presión que refleje los cambios en
Pmus, utilizando valores improvisados de resistencia
y elastancia seleccionados empíricamente que resulte
en una forma de onda que tenga los atributos de los
músculos inspiratorios (39). El inicio de la fase ascendente en esta onda de Pmus improvisada se comparó
con inicio verdadero y el final del esfuerzo inspiratorio detectado por catéteres internos en 21 pacientes
ventilados con PS y PAV (39). El método propuesto
identifica el inicio del esfuerzo inspiratorio por delante de estándar de flujo de activación en 96% s las respiraciones activadas (39). Utilizando el método anterior
para activar el ventilador debe resultar en una activación muy reducida y mejorar la eficiencia de PAV
+ para soportar a los pacientes críticamente enfermos
con hiperinflación dinámica.
12 / Estado actual de la ventilación proporcional asistida (PAV+)
1200
1200
A
1000
1000
800
800
600
600
400
400
200
200
1200
0
0
5
10
15
20
25
30
B
1000
800
600
400
200
0
0
5
10
15
20
25
1200
30
C
Volumen por encima de la CFR pasiva (ml)
Volumen por encima de la CFR pasiva (ml)
0
1200
0
400
200
200
30
Presión (cmH2O)
Figura 9. El impacto de la presión positiva al final de la espiración
(PEEP) externa en los valores calculados del compliance del sistema respiratorio (Crs) y la elastancia (Ers) y sobre el nivel actual de asistencia
en un paciente con SDRA ventilado con PAV+ a 80% del soporte establecido. La curva de presión-volumen estática (PV) se asume que tiene
una forma sigmoidea (línea gruesa negra), típica del SDRA. A: PEEP = 0
cmH2O. B: PEEP=5 cmH2O. C: PEEP=8 cmH2O. En todas las condiciones
el volumen corriente es 400 ml y no hay hiperinflación presente. A: sin
PEEP el Crs calculado [la pendiente de la línea sólida verde que conecta
la relación presión-volumen de la espiración final con la de inspiración
final (círculos amarillos) es de 40 ml/cmH2O (Ers= 1/Crs = 25 cmH2O/l).
Ya que el paciente recibe 80% del soporte de volumen asistido es 20
cmH2O/l (80% of 25, observe la pendiente de la línea verde intermitente). Note, sin embargo, que en la parte inicial de la inflación el Crs actual
(la pendiente de la línea sólida roja) es considerablemente menor (22
ml/cmH2O, Ers = 44 cmH2O/L) y que el volumen asistido actual es solo
45% (i.e. 20/44). El paciente está subasistido al inicio de la inspiración.
B: Al aumentar PEER a 5 cmH2O el Crs calculado aumenta de 40 a 50
ml/cmH2O (pendiente de la línea verde sólida en B) mientras que Ers
disminuye de 25 a 20 cmH20/L. Aunque el volumen asistido disminuye
de 20 a 16 cmH2O/l (i.e. 80% de 20), el paciente recibe inspiración a lo
largo aproximadamente del 80% de soporte (la pendiente de la línea
verde sólida es ligeramente diferente de la pendiente actual de la curva
P-V en el volumen de interés. C: Aumentar el PEEP a 8cmH2O aumenta
el Crs calculado (de 50 a 53 ml/cmH2O) y disminuye el Ers calculado
ligeramente (de 20 a 19 cmH2O/l). Ahora el paciente recibe exactamente 80% a lo largo de la inspiración (ya que el Ers calculado es igual al
actual). Aumentar más el PEER no cambia el Crs calculado (y Ers). Por
el contrario, si PEEP es excesivo puede disminuirse el Crs debido a que el
sistema respiratorio puede aproximarse a la capacidad pulmonar total
(CPT), mientras que el compliance es relativamente bajo. FRC: Capacidad funcional residual. PEEP óptimo es aproximadamente de 8cmH2O.
30
B
5
10
15
20
25
1200
400
25
25
0
600
20
20
200
800
15
15
400
600
10
10
600
800
5
5
800
1000
0
0
1000
1000
0
A
0
30
C
0
5
10
15
20
25
30
Presión (cmH2O)
Figura 10. A: PEEP = 0 cm de H2O. B: PEEP = 5 cm de H2O. C: PEEP
= 8 cm de H2O. En todas las condiciones el volumen corriente es de 400
ml. A: Los círculos amarillos indican la relación presión-volumen al final de la espiración y al final de la inspiración. Observe que al final de
la espiración el volumen es de 600 ml por encima capacidad residual
funcional pasiva (FRC, indicado por el círculo negro), mientras retroceso
elástico es de 8 cm de H2O (PEEPi). La Crs calculado (la pendiente de la
línea verde sólida, 32 ml / cm H2O) subestima la Crs real (la pendiente
de la línea de color negro sólido, 71 ml / cm H2O), mientras que el Ers
calculado (32 cm de H2O / l) sobrestima la Ers real (14 cm de H2O / l). Esto
es debido al hecho de que el ventilador en el final de la espiración asume
que presión alveolar es cero (inferior círculo rojo), si bien es 8 cm de H2O
(PEEPi, menor círculo amarillo). Volumen de asistencia (VA) es 26 cm de
H2O / l (80% de la ERS calculada, observe la pendiente de la línea discontinua de color verde). A pesar de esta sobrestimación no se produce
el fenómeno de run-away en el Ers porque en este rango de volumen
la fracción de la presión del ventilador que corresponde al producto de
VA y volumen por encima del volumen pulmonar de fin de espiración
(línea verde discontinua) es menor de la presión elástica (línea negra
gruesa). Incluso al final de la espiración la presión del ventilador que
corresponde a VA (círculo rojo, flecha abierta) es menor que la presión
de retroceso elástico de fin inspiratorio (círculo amarillo, flecha negra). El
ventilador provee menor trabajo que el valor teorético de 80% del trabajo elástico (el ventilador no soporta ningún trabajo elástico debido a
la hiperinflación dinámica la cual es el área triangular azul definido por
los círculos negro, rojo y amarillo). El paciente está subasistido y el distrés respiratorio puede desarrollarse. Aumentar el % de asistencia puede
causar run-away sin adicionar más en términos de trabajo elástico de la
reducción de la respiración.
Continúa en la siguiente página
155
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 10. Continuación
B: Si el PEEP aumenta a 5 cmH2O y el volumen pulmonar al final de la inspiración permanece constante (un patrón típico en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva y limitación del flujo), el Crs calculado aumentaría (Ers disminuiría) y la subestimación del Crs actual disminuiría
(y la sobreestimación del Ers actual disminuiría). Observe que el trabajo elástico debido a la hiperinflación dinámica se reduce grandemente (área
triangular azul definida por círculos negro, rojo y amarillo en B). C: Aumentar el PEEP a 8 cmH2O se asocia a con aumentos en el volumen pulmonar de fin de inspiración y como resultado ni el Crs calculado (comparado con las pendientes de dos líneas verdes en B y en C) ni el trabajo elástico
debido a hiperinflación dinámica (comparado con las áreas triangulares azules definidas por los círculos negro, rojo y amarillo en B y en C) cambian
considerablemente. PEEP óptimo es aproximadamente 5 cmH2O.
Aunque no hay duda de que con la versión actual de
PAV (PAV +) la sincronía paciente-ventilador ha mejorado, se necesitan más estudios para demostrar que
una mejor sincronía entre el paciente y el ventilador se
asocia con un mejor resultado. Como Magdy Younes
(el inventor PAV) dice: “no se sabe si una mejor fisiología conduce a una mejor práctica clínica” (1-3).
11.
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APUNTES
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13
Estado actual de la ventilación de alta
frecuencia oscilatoria (VAFO)
Leopoldo Ferrer, MD; David Rodríguez Lima, MD
La ventilación de alta frecuencia (VAF) es un modo
de ventilación mecánica alternativo de reciente uso.
Se desarrolló inicialmente en la población neonatal, la
experiencia de su uso en pacientes adultos es limitada y la literatura al respecto es escasa. Está reservada
solo para pacientes con SDRA que fallan al tratamiento con ventilación mecánica convencional, como sucedió en este caso. La ventilación de alta frecuencia
está basada en el principio de la protección pulmonar,
manejando volúmenes corrientes iguales o por debajo
del volumen del espacio muerto y frecuencias respiratorias por encima de 180 v/min. De esta manera busca
evitar barotrauma, volutrauma y atelectrauma (1).
La primera propuesta de VAF la hace Emerson en
los 50s; sin embargo, no es sino hasta los 90s cuando
gracias a los avances tecnológicos la FDA aprueba su
uso para neonatos y solo hasta el 2001 es aprobado
para usarse en adultos. Por ende, esto convierte la
VAF en una técnica relativamente nueva en el escenario de pacientes críticos adultos. Existen tres tipos
de VAF: ventilación Jet, ventilación con presión positiva y ventilación oscilatoria. De estos tres tipos, solo
la ventilación oscilatoria genera fase inspiratoria y
espiratoria en forma activa, en los otros dos modos
la fase espiratoria es un proceso pasivo; por lo tanto,
para el soporte ventilatorio en cuidado intensivo, la
VAF oscilatoria (VAFO) es la utilizada. Por otro lado,
la ventilación jet tiene utilidad en el escenario intraoperatorio en microcirugía de laringe (2).
La VAFO se basa en el movimiento de un pistón
en sentido oscilatorio antero-posterior empujando un
flujo de gas basal, alrededor de 40 lt/min, y de esa manera empuja una columna de gas (volumen corriente)
con cada oscilación en igual sentido a su movimiento
antero-posterior, permitiendo la salida de gases por
la rama espiratoria a través de una válvula de escape
(figura 1).
La presión media utilizada en VAFO es considerablemente elevada, si la comparamos con la ventilación convencional. Sin embargo, cuando se entrega
un determinado volumen o presión durante la ventilación convencional (VC) los gradientes de presión
que suceden a nivel proximal (vías aéreas) se transmiten en igual magnitud a nivel distal (alvéolos), en
cambio en la VAFO este grado de oscilación es mayor
a nivel proximal y se va disipando a nivel distal, de
tal forma que cuando se alcanza el nivel alveolar las
oscilaciones son mínimas, logrando casi un “CPAP
oscilatorio” que mantiene los alvéolos abiertos sin sobre distenderlos y al mismo tiempo evita su colapso.
De esta manera, la VAFO puede ubicar la mayoría de
las unidades alveolo –capilares en un adecuado punto
de la curva presión-volumen, optimizar la protección
pulmonar, y por ende la oxigenación (figura 2) (3).
Oscilador
Válvula de
escape
Flujo base
Válvula
Salida de flujo
Figura 1. Principio de funcionamiento del ventilador de alta frecuencia
oscilatoria. Muestra el pistón que desplaza el flujo de gas de base utilizado para desplazar un volumen corriente menor o igual al volumen del
espacio muerto.
Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente,
podemos entender porque la VAFO no tiene como
objetivo principal promover las respiraciones espontáneas, ya que éstas pueden favorecer el desarrollo de
presiones media de la vía aérea mayores a las programadas y propiciar sobredistensión alveolar que favorezca el desarrollo de baro y/o volutrauma.
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Ventilación
convencional
VAFO
Presión
b
a
Volumen
Tiempo
Figura 2. Representación esquemática del grado de oscilación de las
presiones a nivel alveolar comparando la ventilación convencional y la
VAFO. Nótese como en la VAFO la oscilación es mínima y de esa manera
alcanza gran parte de las metas buscadas en protección pulmonar.
Durante la ventilación mandatoria continua, el trasporte de gas ocurre por convección a través de las vías
aéreas por las zonas alveolares. Hay cierta proporción
del volumen corriente transportado que permanece
en las vías aéreas proximales como volumen de espacio muerto, por lo que el volumen corriente debe ser
mayor que el espacio muerto para que se presente intercambio gaseoso. El intercambio gaseoso se realiza
a través de un número de mecanismos de difusión y
convección. Considerando que el volumen corriente,
durante la ventilación de alta frecuencia es menor, el
mecanismo de transporte de gases difiere de los utilizados con ventilación convencional. El mecanismo
de mezcla de gases en la VAFO incluye: dispersión,
difusión, patrones de flujo coaxiales (figura 3) (4).
1. Flujo masivo directo: los alvéolos reciben flujo directo del aire inspirado. Esto produce intercambio
de gases por flujo convectivo.
2. Dispersión longitudinal (Taylor): durante la impulsión de flujo de aire en el interior de la vía aérea, ocurren torbellinos o arremolinamientos de
aire que facilitan que el flujo inspirado se mezcle
con el aire alveolar, incrementando la cantidad de
gases que participan en el intercambio.
3. Pendular: las variaciones regionales en la resistencia y complacencia hacen que algunas regiones
del pulmón se llenen completamente más rápido
que en otras. El gas inspirado puede desplazarse
desde las regiones más distendidas hacia las regiones proximales menos distendidas.
4. Velocidad laminar asimétrica. La velocidad de
movimiento alveolar a través de la vía aérea ocurre en condiciones de flujo laminar. El aire cercano a las paredes traqueo-bronquiales se desplaza
a menor velocidad que el aire en la región central
de la luz de la vía aérea. Alcanza mayor profundidad en los pulmones, mientras que el gas en las
regiones marginales cercanas a la pared, se desplaza hacia afuera.
5. Mezcla cardiogénica: la agitación mecánica producida por las contracciones del corazón contribuye a la mezcla de gases, especialmente en las
unidades alveolares cercanas al corazón.
6. Difusión molecular: juega un importante papel en
la mezcla de gases, en los bronquiolos y unidades
alveolares, más cercanos a las membranas alveolo-capilares (3).
Ondas oscilatorias
Dispersión de
Taylor
Convección
Velocidad
asimétrica
Pendular
Difusión molecular
Figura 3. Mecanismos de entrega de gases que ocurren durante la ventilación de alta frecuencia oscilatoria.
162
13 / Estado actual de la ventilación de alta frecuencia oscilatoria (VAFO)
La VAFO tiene parámetros de programación similares
a los otros modos ventilatorios y otros parámetros exclusivos de ella. Entre los parámetros habituales tenemos: FiO2, frecuencia respiratoria (expresada en Hz),
porcentaje de tiempo inspiratorio y límites de alarma
de presión. La frecuencia es medida en Hz y describe
la tasa de oscilaciones del diafragma del pistón. Un
hertz (Hz) es equivalente a 60 respiraciones por minuto, la frecuencia oscila entre 3-15 Hz. El porcentaje del
tiempo inspiratorio se refiere al porcentaje del ciclo
respiratorio dado a la inspiración que usualmente es
el 33% o 50%, demuestra la relación inspiración espiración 1:2 y 1:1, respectivamente
Entre los parámetros exclusivos del modo tenemos:
la amplitud (grado de oscilación del diafragma del
pistón) y presión media en la vía aérea (resultante del
botón de la velocidad de flujo y del flujo de base). El
poder mide la amplitud de la presión oscilatoria y es
una medida de la presión usada por el pistón oscilador para mover el gas dentro del circuito. La amplitud
de la presión oscilatoria es controlada por el poder
que se gradúa entre 1 y 10. Las unidades en que se
mide es cm H2O con un rango resultante usual entre
60 a 90 cm H2O (5).
Las recomendaciones actuales para el inicio de la
VAFO son: a) Flujo de base de 30 L/min con un rango recomendado entre 20 a 40 L/min, b) Frecuencia
respiratoria de 6 Hz con un rango de 3-15 Hz, c) Una
presión media de la vía aérea de 5 cm H2O por encima
de la presión media aérea en la ventilación mecánica,
con un rango de 3 a 7 cm H2O por encima de la presión media de la vía aérea en la ventilación mecánica
convencional, lo que resulta en valor entre 30-35 cm
H2O, y d) Poder o amplitud de 70-90 cm H2O que se
ajusta para un adecuado contorneo de la vía aérea con
una FiO2 de 1. Según la respuesta del paciente se modifican los valores de cada parámetro (5).
Una de las características únicas de la VAFO es la
habilidad de poder controlar independientemente la
oxigenación y la ventilación. La oxigenación es principalmente una función de la fracción inspirada de
oxígeno y de los niveles de presión media de la vía
aérea. La ventilación está inversamente relacionada a
la frecuencia respiratoria (a mayor frecuencia respiratoria menor grado de oscilación del diafragma del
pistón y por ende menor columna de gas desplazada y menor volumen corriente resultante) y a la amplitud o poder que representa directamente el grado
excursión del diafragma del ventilador. Otra forma
para mejorar la ventilación es incrementar el tiempo
inspiratorio, aumentando el porcentaje de tiempo inspiratorio de 33% a 50%. De esa manera el diafragma
del pistón tiene más tiempo para desplazarse y por lo
tanto mayor volumen corriente. En caso de hipoxemia
se puede aumentar la FiO2, la presión media de la vía
aérea, realizar maniobras de reclutamiento adicional,
y descartar tapones de moco, entre otros. En caso de
hipercapnia severa disminuir frecuencia respiratoria,
aumentar amplitud, desinflar el neumotaponador o
aumentar el flujo de base (6).
Nuestro paciente presentaba un SDRA refractario
al manejo convencional con muy buen pronóstico funcional a largo plazo, y aunque nuestra experiencia en
el manejo de la VAFO en el escenario de adultos era
totalmente teórica, nos apoyamos en la literatura y el
grupo de la unidad neonatal de nuestra institución. El
uso de VAFO mostró en las primeras seis horas clara
mejoría de los índices de oxigenación y a las 24 horas pudimos reducir la FiO2 en un 30% con mínima
repercusión. Sin embargo, es importante conocer que
son varias las consideraciones clínicas adicionales que
debemos tener en cuenta como lo son: mayor consumo en tiempo del recurso humano, la vigilancia de la
vibración torácica simétrica con expansión hasta el
tercio proximal del muslo, óptima humidificación de
los gases (altas frecuencias facilitan formación de tapones de moco), estricta vigilancia de desconexiones
del circuito, vigilancia estricta del estado hemodinámico y gasimétrico, y es muy importante conocer que
si el paciente no responde en las primeras 12 horas, es
muy probable que no responda a la VAFO, y lo más
prudente es descontinuarla.
La VAFO está usualmente reservada para pacientes con SDRA en quienes falla la ventilación mecánica convencional. Se considera que la VAFO se inicia
cuando se requiere una FiO2 > 0,6, PEEP > 14 cm H2O
y/o un pH < 7,25 con volumen corriente mayor a 6
mL/kg con presión plateau de la vía aérea mayor a 30
cm H2O y presiones medias de vía aérea mayor a 2022 cm H2O. La VAFO se contraindica cuando hay una
obstrucción severa al flujo aéreo conocida o hipertensión intracraneal (5).
El personal de cuidados intensivos debe entender
que el montaje de esta herramienta ventilatoria, inicialmente, requiere mayor atención y cuidados por parte
de ellos, valorando la respuesta inicial y previniendo
mayor lesión cardiopulmonar asociada (inestabilidad
hemodinámica, neumotórax, etc.). Las desconexiones
del circuito conllevan a un de-reclutamiento alveolar, por lo tanto, si esto sucede se recomienda realizar
maniobras de reclutamiento manual con presiones
en la vía aérea alrededor de 40 cm H2O, si el estado
hemodinámico lo permite, durante 30-40 segundos
y reiniciar la VAFO. Debemos tener en cuenta que
al inicio de la VAFO, por las presiones elevadas en
la vía aérea, se puede disminuir el retorno venoso y
conllevar a inestabilidad hemodinámica, por lo tanto antes de iniciarlo, es mejor optimizar la volemia y
el soporte vasopresor e inotrópico, para disminuir la
repercusión negativa sobre el sistema cardiovascular.
163
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Además, es necesario alcanzar un plano profundo de
sedación y puede ser necesario el uso de relajantes
neuromusculares para facilitar la adaptación a las altas frecuencias.
Es muy importante tener en cuenta que la VAFO no
puede soportar o respaldar el esfuerzo inspiratorio del
paciente, en otras palabras, no es un modo que fomente las respiraciones espontáneas ni tiene la opción de
presión soporte, lo que puede resultar en un aumento
de los eventos de asincronía paciente-ventilador (7).
Por ende, se requieren planos de sedación profunda
e incluso puede requerir relajación neuromuscular,
como se mencionó previamente. Si sumamos está situación (sedación profunda con o sin relajación neuromuscular) y la disminución de actividad diafragmática que caracteriza a la VAFO, nos damos cuenta
que estos pacientes pueden fácilmente desarrollar un
síndrome de desacondicionamiento severo.
Nuestro paciente requirió relajación neuromuscular las primeras 24 horas y soporte ventilatorio con
VAFO por más de una semana, lo que produjo atrofia
muscular generalizada severa con requerimiento de
soporte ventilatorio con presión positiva por traqueotomía durante varios días y dificultó el proceso de rehabilitación física posterior al retiro del soporte ventilatorio. De acuerdo con las recomendaciones actuales,
el uso de medicamentos para bloqueo neuromuscular
debe ser evitado, a menos que la sincronía paciente
–ventilador no pueda ser lograda con profunda sedoanalgesia. En caso de utilizar relajantes neuromusculares, se prefiere que sea en bolos intermitentes, agentes de acción intermedia y con monitoria neuromuscular concomitante.
El retiro del ventilador de alta frecuencia se inicia
cuando el estado de oxigenación ha mejorado y permanece estable. La evidencia actual no es muy amplia
para recomendar un mejor método de retiro de ventilación. La fracción inspirada de oxígeno es el primer
parámetro en disminuir, se inicia rutinariamente en
1.0, una vez ha llegado a 0.6, se puede comenzar a disminuir la presión media de la vía aérea 2 cm H2O hasta llegar a 22 cm H2O. Cuando se tolera este parámetro
por más de 24 horas con FiO2 de 0,4-0,5 se puede retornar a la ventilación mecánica convencional. No existe
un modo de ventilación convencional de preferencia
para continuar, lo más importante es que se deben
continuar los principios de ventilación protectora
La mayoría de las complicaciones asociadas a
VAFO están asociadas con barotrauma y compromiso
hemodinámico. La presencia de neumotórax es difícil
de diagnosticar, con claras limitaciones para su sospecha clínica a la auscultación por el ruido transmitido del ventilador, y se debe considerar en todo caso
de deterioro de la oxigenación más hipotensión. Sin
embargo, los estudios no muestran que la incidencia
164
de neumotórax sea mayor en VAFO comparada con
la reportada en los pacientes con ventilación convencional. Otras complicaciones son: desplazamiento del
tubo endotraqueal por permanente vibración del tórax, sequedad de las secreciones por la alta frecuencia
con la consecuente formación de tapones de moco por
inefectiva humidificación, y por último síndrome de
desacondicionamiento severo (8).
Evidencia clínica
El Síndrome de Distrés Respiratorio Agudo (SDRA)
entendido como una patología inflamatoria pulmonar
y sistémica con presencia de daño alveolar difuso, tiene un incidencia de 5 a 10% de todas las admisiones
a cuidado intensivo (13), con una mortalidad cercana
al 50% en los casos más severos (14). La ventilación
mecánica convencional (VMC), es la base del manejo
en estos pacientes, y aunque la ventilación mecánica
puede dar soporte vital, si se administra de manera
equivocada puede inducir lesión pulmonar adicional.
Desde hace más de 15 años, es muy claro que una
estrategia de ventilación protectora basada en evitar
sobredistensión y colapso cíclico alveolar además de
un reclutamiento constante disminuye la mortalidad
en SDRA y la incidencia de lesión pulmonar inducida por la ventilación mecánica (15). La ventilación
de alta frecuencia oscilatoria (VAFO), es un método
alternativo de dar soporte ventilatorio, da bajos volúmenes corrientes, cercanos al espacio muerto anatómico a muy altas frecuencias (3 a 15 Hz) usando
una bomba oscilatoria.
VAFO no solo evita la sobredistensión pulmonar
usando muy bajos volúmenes, además previene el
colapso y mantiene el reclutamiento alveolar aplicando una presión constante en la vía aérea. Por lo tanto
VAFO cumple todas las metas propuestas en una estrategia de ventilación protectora (16). Conociendo los
posibles beneficios de VAFO se han realizado numerosas publicaciones, sin embargo no existen en la literatura más de seis estudios aleatorizados controlados
en adultos que muestren la seguridad y la eficacia de
VAFO como estrategia ventilatoria inicial (17).
Derdak en 2002, en 148 pacientes con SDRA comparó VAFO vs. VMC y evidencio mejoría en los parámetros de oxigenación en las primeras 16 horas y
disminución en la mortalidad a 30 días, en el grupo
de VAFO, sin ser estadísticamente significativo. Los
autores concluyen que VAFO es un método seguro y
efectivo en el manejo de pacientes con SDRA y que
existe una tendencia disminuir la mortalidad (18).
Shah en 2004, en una pequeña serie de 28 pacientes
comparó VAFO vs. VMC, sin evidencia de disminución de la mortalidad, ni en la cantidad de eventos
adversos asociados a la ventilación mecánica. Se con-
13 / Estado actual de la ventilación de alta frecuencia oscilatoria (VAFO)
sideró que VAFO es un método de ventilación seguro,
pero sin cambios en los resultados clínicos (19).
Wunsch y Mapstone en 2004 publican en Cochrane
una revisión sistemática de la literatura encontrando
solo 2 artículos con un diseño adecuado, y concluyen
que no existe suficiente evidencia para recomendar el
uso de VAFO, en términos de disminución de la mortalidad o efectos adversos asociados con esta técnica (20).
Bollen en 2005, comparó la seguridad y eficacia de
VAFO vs. VMC como intervención temprana en el manejo de pacientes con SDRA, se reclutaron 61 pacientes,
37 en el grupo de VAFO vs. 24 en el grupo de VMC, no
hubo diferencias en mortalidad, falla en la terapia, necesidad de cambio en la modalidad ventilatoria o necesidad de oxígeno suplementario a 30 días. Este estudio
no tuvo el poder para mostrar diferencias significativas
entre VAFO y VMC, sin embargo en un análisis pos hoc
VAFO mostro algún beneficio en la mortalidad en pacientes con índices de oxigenación mayores (21).
Demory en 2007, aleatorizó 43 pacientes con SDRA
a uno de tres grupos, un primer grupo en VMC en
posición prona por 12 horas seguido por 12 horas de
VMC en supino, un segundo grupo en VMC en supino seguido de 12 horas en VAFO y un tercer grupo
en VMC en prono por 12 horas seguido de 12 horas
de VAFO. Este estudio mostró que los pacientes que
iniciaron ventilación en prono tenían aumento significativo en la PaO2/FiO2, y que esta mejoría se mantenía
en el tiempo en pacientes en los que se usó VAFO,
no así en aquellos que volvían a VMC. Los autores
concluyen que VAFO puede ser una estrategia valida
después de usar VMC en prono, ya que esta medida
mantiene mejoría de la oxigenación. En los resultados
no se muestran diferencias en cuanto a mortalidad ni
complicaciones cardiovasculares (22).
En 2010 en BMJ se publica un meta-análisis, que incluye 8 estudios, en los que se concluyó que con los
datos disponibles para la fecha, VAFO podría reducir la mortalidad en pacientes con SDRA en relación
a VMC, además con mejoría en la PaO2/FiO2, pero no
el índice de oxigenación. Concluyen además que hacen falta estudios aleatorizados controlados multicéntricos para obtener datos definitivos en mortalidad y
seguridad de esta intervención (23).
En este contexto en el año 2007 se empiezan a desarrollar 2 estudios aleatorizados, controlados, multicéntricos, uno en el Reino Unido y el otro en Canadá, comparando el uso de VAFO vs. VMC en pacientes adultos
con SDRA.
En el Reino Unido se desarrolló el estudio OSCAR
(24), éste contó con 795 pacientes de 29 centros reclutados de unidades de cuidado intensivo de Inglaterra,
Escocia y Gales. Se incluyeron pacientes mayores de 16
años, con PaO2/FiO2 menor de 200 mm Hg, ventilados
por menos de 7 días desde el inicio de la falla respira-
toria, que se esperara continuaran ventilados por más
de 2 días, con infiltrados alveolares bilaterales en la
radiografía de tórax. Se excluyeron los pacientes con
sospecha de hemorragia alveolar, patología neuromuscular que pudiera prolongar el tiempo de ventilación
mecánica, patología pulmonar de base con atrapamiento aéreo, cirugía pulmonar reciente y peso menor de
35 Kg. Se comparó VAFO con ventilación convencional
de acuerdo a las prácticas de cada centro, teniendo en
cuenta el uso de volumen corriente de 6 a 8 ml/Kg. El
2,5% de los pacientes en el grupo de ventilación convencional pasaron a VAFO como terapia de rescate. La
media de duración de VAFO fue de 3 días, con intervalos entre 2 a 5 días. La mortalidad a 30 días fue casi
igual en ambos grupos, en el grupo de VAFO 41,1% vs.
41,7% en el grupo convencional (P = 0,85), se detuvo
el reclutamiento por futilidad de la intervención. No
hubo diferencias significativas en tiempo de sedación,
uso de bloqueo neuromuscular, uso de vasopresores o
necesidad de antibióticos. En conclusión en el OSCAR
no se encontró beneficio o daño con el uso de VAFO en
pacientes adultos con SDRA.
En Canadá se desarrolló el estudio OSCILLATE (25),
en este se reclutaron 548 pacientes en 39 centros de Canadá, USA, Chile e India. Se incluyeron pacientes de 16
a 85 años, con inicio de síntomas pulmonares 2 semanas previas a la inclusión, con Pa02/FiO2 menor de 200
mmHg, infiltrados alveolares bilaterales en la radiografía de tórax. Se excluyeron pacientes con sospecha de
edema pulmonar cardiogénico, hemorragia alveolar,
patología neuromuscular que pudiera prolongar el
tiempo de ventilación mecánica, enfermedad pulmonar severa de base, hipertensión endocraneana, patología de base con mortalidad superior al 50% en 1 año y
peso menor de 35 kg. En este estudio se siguió un protocolo estricto de pacientes en ambos grupos (VAFO
vs VMC), hubo indicaciones claras para pasar de VMC
a VAFO (hipoxemia refractaria, barotrauma refractario
y acidosis refractaria), 12% de los pacientes pasaron
del grupo control a VAFO, con una mortalidad de 71%
en este grupo. La mortalidad a 60 días en el grupo de
VAFO fue de 47% vs 35% en el grupo control, el riesgo
relativo de muerte en VAFO fue de 1,33 (IC 1,09-1,64).
El estudio se detuvo por aumento en el riesgo de muerte en el grupo de VAFO. El grupo de VAFO, además
tuvo mayor uso de agentes sedantes, bloqueo neuromuscular, uso de vasopresores. En VAFO los pacientes
presentaron menor incidencia de hipoxemia refractaria, sin embargo el resultado clínico de estos pacientes
fue similar a los del grupo control. En conclusión, en
adultos con SDRA moderado a severo, una aplicación
temprana de VAFO comparado con una estrategia de
ventilación protectora que permite VAFO en casos de
hipoxemia refractaria no reduce la mortalidad y puede
ser peligroso para los pacientes.
165
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Después de la publicación del OSCAR y OSCILLATE en el año 2013, el uso de VAFO es aún más discutido que en el pasado. Gu en 2014 (5) publica un metaanálisis de estudios aleatorizados controlados, en él
concluye que en pacientes adultos con SDRA VAFO
no reduce la mortalidad comparado con VMC, VAFO
no tiene efecto en la incidencia de falla en la ventilación ni en el tiempo de ventilación mecánica, sin embargo reduce la presencia de hipoxemia refractaria.
VAFO no se asoció con aumento de la incidencia de
barotrauma ni de hipotensión, por lo que parece una
estrategia por lo menos tan segura con la VMC.
En 2015, Friesecke (26) publica una serie de casos de
26 pacientes con SDRA de origen pulmonar con acidosis respiratoria (pH menor de 7,26), usando presión
media de la vía aérea moderada (uso la presión media
de la ventilación convencional). Midió pCO2 después
de 1 hora y a las 24 horas, evidenciando caída en la
pCO2 de 14+/- 10 mmHg en la primera hora y de 17
+/- 12 mmHg a las 24 horas. No se presentaron complicaciones asociadas al uso de VAFO, con mejoría en
la oxigenación a las 24 horas. Se plantea que VAFO
puede ser una alternativa en pacientes con SDRA de
origen pulmonar con falla hipercápnica.
Conclusiones
En conclusión, dado la evidencia actual no se puede
recomendar VAFO como estrategia ventilatoria inicial
en ningún grupo de pacientes con SDRA, e incluso no
tiene soporte suficiente para uso como estrategia de
rescate, los últimos estudios son contundentes que el
riesgo de su uso supera el beneficio.
Sin tener suficiente soporte clínico, podríamos decir
que VAFO se convertiría en una estrategia de rescate para mantener la oxigenación en pacientes con hipoxemia refractaria en quienes se usó posición prona
si obtener mejoría, se optimizó el manejo médico de la
patología de base y adicionalmente existe contraindicación para uso de circulación extracorpórea.
Tenemos que esperar si aparecen otros estudios clínicos que nos ayuden a consolidar esta conclusión, nos
abran camino para un uso de VAFO con otras consideraciones y programación del modo ventilatorio. O
nos hagan considerar a VAFO como una estrategia sin
aplicación en el escenario de SDRA en adultos.
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APUNTES
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14
NAVA: ventilación mecánica
neuralmente asistida. Conceptos
básicos y utilidad clínica
Andrés De Vivero Camacho, MD
Introducción
La asincronía entre el paciente y el ventilador es
un factor determinante de desenlaces no deseados
en pacientes sometidos a ventilación mecánica. Se
ha demostrado ampliamente que dicha asincronía,
presente hasta en el 25% de los pacientes, aumenta
los requerimientos de sedación y el riesgo de delirio, prolonga el tiempo de ventilación mecánica (que
induce una mayor atrofia diafragmática), genera incomodidad y fragmentación del sueño, aumenta el
riesgo de lesión pulmonar inducida por el ventilador
e incrementa la mortalidad (1). Por tanto, mantener
la mayor sincronía entre el paciente y el ventilador
durante la asistencia debe ser un objetivo primordial
de la ventilación mecánica.
Uno de los modos ventilatorios más usados en la
práctica clínica y con las ventajas de ser espontáneo
y favorecer la sincronía es la presión soporte (PS) (2).
Sin embargo, tiene varios inconvenientes que limitan
su utilidad, incluyendo el riesgo de incrementar autoPEEP (presión positiva al final de la espiración) por
prolongación de la inspiración y, por ende, disminución del tiempo espiratorio efectivo en pacientes con
obstrucción al flujo aéreo, disminución de la variabilidad respiratoria y exceso de soporte ventilatorio
brindado en relación con los requerimientos de los
pacientes (3).
Las características ideales de un modo actual incluyen que sea espontáneo, que tenga un tiempo de disparo reducido, que brinde soporte proporcional a las
necesidades del paciente, que sea seguro, fácil de usar
y que genere sincronía entre el paciente y el ventilador.
Por sus características, la ventilación mecánica neuralmente asistida (NAVA) se acerca en muchos aspectos a un modo ideal. Revisemos entonces sus características principales y sus potenciales ventajas frente
a otros modos, especialmente frente a PS, ya que la
mayoría de los estudios utilizan este comparador.
NAVA: qué es y en qué se basa su
funcionamiento
NAVA es un modo novedoso que basa la detección
de la respiración del paciente en su actividad eléctrica diafragmática (AEdi) en lugar de basarse en cambios neumáticos de presión o flujo dentro del circuito,
como los demás ventiladores. Para esto utiliza un catéter que cumple funciones de sonda gástrica (permite administrar nutrición o medicamentos y tiene un
puerto para succión) y, además, posee 10 electrodos
distales. El catéter va conectado a través de un cable
a un módulo insertado en el ventilador. Dicho catéter
puede ser introducido por vía oro o nasogástrica (de
la misma forma que una sonda Nélaton) y los electrodos deben quedar alojados dentro del esófago distal, a la altura de la crura diafragmática, tal y como se
muestra en la Figura 1. Los electrodos capturan la señal eléctrica del diafragma, la cual es proyectada en el
monitor del ventilador. Es posible evaluar el correcto
posicionamiento del catéter según 4 derivaciones proyectadas en el monitor; la posición adecuada se confirma cuando la actividad diafragmática es capturada
en las 2 derivaciones centrales, que gráficamente se
A
B
Figura 1. A. Vista del catéter en el centro, conector al módulo abajo y
modulo arriba. B. Catéter armado conectado al módulo e implantado
al paciente.
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
evidencia de color azul (Figura 2). Cabe resaltar que
tanto los catéteres Edi como el modo ventilatorio están disponibles para niños y adultos.
La AEdi se grafica en el monitor del ventilador generando una curva en función del tiempo al igual que
las curvas de presión, flujo o volumen-tiempo (Figura
3). La curva AEdi/tiempo puede ser utilizada como
monitorización exclusivamente, o basar en ella la administración de soporte ventilatorio. En ella se muestra la AEdi pico (actividad de máxima contracción) y
Edi mínimo (Actividad de reposo o basal). La magnitud de AEdi pico es directamente proporcional al
impulso respiratorio central; es decir, a mayor impulso, mayor AEdi pico. Teniendo en cuenta el concepto
de acoplamiento neuromecánico, a medida que la falla
respiratoria progresa, reflejando fatiga de los músculos respiratorios, cae el volumen corriente; esto genera
una retroalimentación positiva a los centros respiratorios que aumenta el impulso eléctrico central, que se
trasmite a través del nervio frénico hasta el diafragma
y genera una mayor actividad pico en relación con un
mayor reclutamiento de fibras en busca de producir
mayor fuerza de contracción para mantener el volumen corriente (4) (Figura 4).
Administración del soporte
ventilatorio en NAVA
Como se mencionó anteriormente, NAVA utiliza
como variables de disparo y ciclado la AEdi, es decir que es capaz de activar el inicio y final del ciclo
respiratorio independientemente de los cambios de
presión o flujo en el circuito y, por ende, no requiere que la musculatura del paciente tenga la suficiente
fuerza de contracción para alcanzar la sensibilidad, ni
tampoco requiere que el flujo inspiratorio descienda
un valor especifico en relación con el flujo pico para
ciclar la espiración. Tanto el disparo como el ciclado
espiratorio dependerán de la AEdi, siendo la sensibilidad inspiratoria y espiratoria programables según los
deseos del operador. Habitualmente, la sensibilidad
de disparo se programa entre 0,5 y 2 µv, y la sensibilidad espiratoria entre el 40% y el 70% de la AEdi
pico. Sensibilidades más bajas de 0,5 µv podrían inducir autociclado dado que existe una ligera tonicidad
del diafragma en estado de reposo (especialmente en
niños, cuya actividad tónica en reposo es mayor). Así
mismo, a un mayor nivel de sensibilidad espiratoria
menor duración tendrá la inspiración (5-7) (Figura 5).
Figura 2. Catéter en posición correcta, captura de la Aedi (Azul) en las derivaciones centrales.
172
14 / NAVA: ventilación mecánica neuralmente asistida. Conceptos básicos y utilidad clínica
Figura 3. Graficas de presión, flujo, volumen y AEdi en función del tiempo.
Figura 4. Desacople neuro-mecánico.
173
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 5. a) Corresponde a la actividad tónica basal diafragmática, b)
Sensibilidad de disparo, c) Aedi Pico y d) Sensibilidad de ciclado espiratorio. Tomado de (6).
NAVA ajusta el soporte ventilatorio a las necesidades del paciente, ya que entrega un nivel de asistencia
preestablecido (nivel de NAVA) y ajustado a la AEdi
pico. Es decir, la presión liberada por el ventilador será
el producto del nivel de NAVA (fijado por el operador)
multiplicado por AEdi pico (propio de cada paciente y
variable en el tiempo), así: PS = nivel de NAVA x AEdi
pico. Como se había descrito anteriormente, a mayor
fatiga muscular, mayor AEdi pico y, por tanto, mayor
nivel de PS aportado por el ventilador y viceversa. La
presión máxima de la vía aérea (Paw) resulta de la PS entregada por la ventilación mecánica (VM) + PEEP (5-7).
El nivel de NAVA debe ser ajustado por el operador.
Este se interpreta como la cantidad de presión que el ventilador entrega por cada µv de AEdi (Relación PS/µv).
Ajuste del nivel de NAVA
(cantidad de soporte)
Existen diferentes métodos y recomendaciones para
seleccionar el nivel de NAVA correcto y evitar así
brindar al paciente más o menos soporte del que requiere con sus consecuencias, específicamente atrofia
por desuso o fatiga muscular.
Lo primero que se debe hacer es evaluar la AEdi pico
del paciente en ausencia de soporte ventilatorio; este es el
reflejo de su estado actual. No existe una AEdi pico normal, ya que esta depende de las condiciones de cada paciente tanto sano como con falla respiratoria. El segundo
paso es titular en modo PS, un valor de asistencia (PS) con
el cual se obtenga un patrón respiratorio deseado (volumen corriente y frecuencia respiratoria [FR] deseados) y
el paciente tenga una respiración confortable. Luego de
haber escogido un nivel de PS óptimo, se aumenta el nivel
de NAVA progresivamente hasta igualar el valor máximo de presión estimada (Pest), con el de PS predeterminado. La Pest es la presión que el ventilador administra al
paciente cuando se ventile con NAVA y es la resultante
de multiplicar el nivel de NAVA x AEdi pico. En el moni-
174
tor, sobrepuesta a la curva de presión-tiempo (en PS) aparecerá la curva de Pest. Dicho en otras palabras, el nivel de
NAVA se fijara cuando los niveles máximos de presión
de las curvas sobrepuestas de PS y Pest en el monitor del
ventilador sean iguales (Figura 6). Este método de fijar el
nivel de NAVA se relaciona con la administración de un
mayor nivel de soporte del que el paciente requiere, ya
que usa como base una PS preestablecida, y este modo
ventilatorio a menudo se asocia con sobreventilación (7).
Otra forma sencilla de titular el nivel de NAVA puede ser a través de la evaluación clínica, es decir, aumentando progresivamente el nivel de NAVA desde cero
en adelante hasta observar un patrón respiratorio confortable (similar a como se hace con PS). Deben reconocerse, entonces, 3 fases o zonas en relación con el patrón
respiratorio: una fase inicial en la que, al incrementar el
nivel de NAVA, es decir, el soporte ventilatorio, el volumen corriente del paciente aumenta progresivamente; al seguir aumentando el soporte (segunda fase), el
paciente alcanzaría su zona de confort, la cual se reconoce porque el volumen corriente y la presión máxima
se mantienen estables, con descenso progresivo de la
AEdi pico a pesar del incremento en dicho soporte (este
es el nivel ideal de soporte); si se sigue aumentando el
nivel de NAVA (tercera fase), la presión de la vía aérea
aumentará así como el volumen corriente, mientras que
la AEdi pico mostraría una importante caída. Este comportamiento indicaría sobresoporte, que induce mayor
atrofia muscular y prolonga paradójicamente el tiempo de ventilación mecánica. Una forma de sospechar
sobresoporte, entonces, seria obtener AEdi pico muy
baja en relación con la basal (aquella AEdi detectada en
respiración espontánea con ausencia de soporte) (6, 7).
En general, el nivel de NAVA ideal se alcanza cuando
la AEdi pico se encuentra entre el 60% y el 75% de la
AEdi basal (6, 7). Otros autores han demostrado que
titular el nivel de NAVA diariamente al 60% de AEdi
pico puede ser seguro y efectivo. En este estudio se demostró mejoría en la mecánica respiratoria y el impulso
central, conservando la oxigenación y ventilación (8).
Utilidad clínica y ventajas de
NAVA frente a otros modos
ventilatorios
Se ha mencionado anteriormente que la NAVA utiliza la
señal eléctrica de la contracción diafragmática para sensar la inspiración. Se debe recordar que ocurre contracción del diafragma antes de que se generen cambios de
presión o flujo en el circuito; es decir, si se utiliza la señal
eléctrica para sensar la inspiración del paciente en lugar
de sensar los cambios de presión o flujo en la vía aérea, el
tiempo de disparo será mucho menor (Figura 7).
Otra ventaja importante del sensado eléctrico es que
culmina en un disparo efectivo independientemente
14 / NAVA: ventilación mecánica neuralmente asistida. Conceptos básicos y utilidad clínica
Figura 6. Observe la curva presión tiempo en PS en amarillo, y la curva de presión estimada (Pest) en blanco sobrepuesta. La curva de Pest será
la curva que tendrá el paciente cuando se ventile en NAVA. Las dos tienen el mismo valor de presión máxima, indicando que el ventilador administrara el mismo nivel de presión en NAVA que el que el operador escogió en PS. Note que el ascenso y descenso de la Pest ocurre prematuramente
en relación con la de PS, sincronizada con exactitud con la curva de AEdi.
del nivel de auto-PEEP o de debilidad muscular ya
que, aunque la contracción diafragmática no genere
la fuerza necesaria para alcanzar la sensibilidad (por
presión o flujo), sí genera una actividad eléctrica que
disparara el ventilador (3, 5-7). Así mismo, el disparo
y el ciclado del ventilador (tiempo mecánico) estarán
más sincronizados con los del paciente (tiempo neural) y no se verán afectados por fugas en el circuito,
siendo esto especialmente importante en ventilación
mecánica no invasiva (VMNI) (9).
En las comparaciones de la NAVA frente a la PS,
varios estudios han demostrado reducción de los índices de asincronía, reducción del retardo respiratorio
en más de 100 ms, mayor variabilidad respiratoria, menores volúmenes corrientes, mejor oxigenación, mayor
porcentaje de sueño REM, menor fragmentación del
sueño, menor incidencia de disparos inefectivos, menores apneas centrales, volúmenes corrientes más estables, menor asincronía en relación con la magnitud del
soporte y reducción del tiempo inspiratorio total. Estos efectos han sido demostrados tanto en ventilación
mecánica invasiva (VMI) como en VMNI (9-14) y son
especialmente (aunque no exclusivamente) útiles para
pacientes con enfermedades obstructivas (enfermedad
pulmonar obstructiva crónica -EPOC-).
Recientemente aparece una publicación francesa
con 128 pacientes intubados (el estudio más grande a la
fecha), es un ensayo clínico multicéntrico aleatorizado
en el que se demostró un menor índice de asincrónica
con NAVA frente a PS (14,7% frente a 26,7%; p <0,001),
días libres de VM al día séptimo (1 frente a 0; p <0,01)
y necesidad de VMNI postextubación (43,5% frente
a 66,6%; p <0,01), sin impacto en la mortalidad al día
28. Los autores concluyeron que la NAVA es segura,
puede usarse por períodos prolongados y disminuye la
asincronía paciente-ventilador; por tanto, se asocia con
una menor necesidad de VMNI postextubación (15).
Por otro lado, aunque no se utilice NAVA como
modo ventilatorio, la monitorización de la AEdi puede tener beneficios tales como la detección de disparos inefectivos (al evidenciar actividad diafragmática
sin cambios concomitantes en las curvas de presión,
175
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
yen la detección temprana de falla de extubación (incremento progresivo de la AEdi pico postextubación),
guía para el retiro gradual de soporte ventilatorio en
pacientes con VM prolongada con traqueostomía y
determinación de exceso de sedación y de soporte
ventilatorio (por AEdi muy baja).
Limitaciones para el uso de
NAVA y la señal de AEdi
Dado que se requiere integridad entre el sistema nervioso central (SNC) y el diafragma para la trasmisión
del impulso eléctrico en pacientes con enfermedades
neuromusculares, alteración profunda del nivel de
conciencia o necesidad de sedación profunda o relajación no es posible utilizar esta herramienta; así mismo, puede haber interferencia en la señal en caso de
utilización de marcapasos o balón de contrapulsación
intraaórtica. Hay que tener cuidado con la posición
del catéter.
Figura 7. El deseo de inspirar del paciente inicia en el centro respiratorio, de allí viaja a través del frénico hasta el diafragma, induce la
contracción del mismo y finalmente cambios de presión, flujo y volumen.
El disparo mediado por AEdi ocurre cerca de 150 mseg antes, recortando
el tiempo de disparo. Tomado de (6).
Otros potenciales beneficios no estudiados aun,
pero fundamentados en experiencia personal inclu-
Seguridad para el paciente
ventilado con NAVA
Modelos fisiológicos en animales (16, 17), sujetos sanos (18) y enfermos (13) han permitido establecer que
la NAVA no induce aumento del volumen corriente
en respuesta al aumento exagerado de soporte ventilatorio y que, además, mantiene la presión transpul-
Figura 8. Observe la Aedi (curva inferior) sin representación en las curvas de volumen, flujo o tiempo, correspondiendo a un disparo inefectivo.
Tomado de (5).
176
14 / NAVA: ventilación mecánica neuralmente asistida. Conceptos básicos y utilidad clínica
monar en niveles seguros a pesar de incrementos en
el soporte.
Tanto el volumen corriente como la presión de la
vía aérea durante la ventilación con NAVA son autorregulados, dado que existe una retroalimentación
negativa entre el pulmón y el centro respiratorio: a
mayor inflación pulmonar menor impulso central (y
menor AEdi pico) y, por ende, menor asistencia (Paw
= nivel de NAVA x AEdi). Esto es atribuible al reflejo Hering-Breuer, consistente en inhibición del centro
respiratorio por fibras aferentes que se inicia por estímulo de los receptores de estiramiento pulmonar.
Experiencia clínica con uso de
NAVA en Colombia
No existe mucha experiencia en Colombia con este
modo ventilatorio ni con la monitorización de la AEdi.
En la Clínica Marly de Bogotá se ha implementado su
uso desde hace aproximadamente 3 años. Inicialmente se usó solo con el módulo de NAVA invasivo y posteriormente el de NAVA no invasivo.
En el último año se ha usado o bien NAVA o bien
monitorización AEdi en 15 pacientes aproximadamente. Las indicaciones para su uso han sido principalmente asincronía del disparo, retiro difícil de
ventilación mecánica, falla respiratoria en EPOC y necesidad de VMNI por otras causas. En nuestro protocolo de extubación se incluye la evaluación de la AEdi
como opción después del fallo de una prueba de respiración espontánea. Con su utilización hemos observado una mayor sincronía especialmente en VMNI y
ha sido útil para evaluar la tolerancia a la respiración
espontánea en el período postextubación inmediato,
así como para guiar el cambio de VM a tienda de traqueostomía en pacientes con destete difícil.
Como conclusión, se podría decir que en nuestra experiencia local NAVA fue segura y útil, y que
puede estar relacionada con una mejor oxigenación y
ventilación alveolar en los pacientes en los que se usa,
y probablemente con una mejoría en la sincronía paciente/ventilador.
Nuevas utilidades en
investigación con NAVA
Recientemente se ha publicado un trabajo con resultados prometedores que intenta predecir la utilidad de
un índice que relaciona el valor de AEdi pico (entendiendo este como reflejo de la magnitud del impulso
central) y el valor del área bajo la curva o ,en su defecto, volumen corriente (como reflejo de la reserva
muscular respiratoria) para efectos de éxito durante
la extubación (19).
Conclusiones
NAVA es un modo ventilatorio novedoso y conceptualmente diferente, ya que es el único que utiliza la
AEdi para iniciar y terminar el ciclo respiratorio. El
disparo basado en actividad eléctrica y no en cambios
neumáticos del circuito le confiere importantes ventajas frente a otros modos (especialmente PS), que incluyen un menor tiempo de disparo, una mayor sincronía
paciente-ventilador, un menor número de disparos
inefectivos, un mejor patrón de sueño y un volumen
corriente y presión de la vía aérea autorregulados por
el paciente (esto lo convierte en un método seguro).
Estas ventajas existen ya sea con VMI o VMNI.
Aunque todo lo anterior ha sido probado en estudios clínicos pequeños, se necesita más experiencia a
largo plazo que confirme estos datos iniciales.
Es muy importante fijar un correcto nivel de NAVA
con el fin de no administrar soporte excesivo o insuficiente con sus consecuencias.
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APUNTES
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15
Compensación del Tubo (TC)
Javier Fernández.
Otra herramienta para mejorar
sincronía con el ventilador
El objetivo de esta estrategia ventilatoria es el de disminuir o eliminar el trabajo inherente durante la fase inspiratoria de una respiración espontanea. Haberthür et
al demostraron que el trabajo de la respiracion (WOB)
adicional relacionado al tubo endotraqueal puede ser
mas del 50% del WOB total en pacientes ventilador
dependientes. A diferencia de Presión de Soporte, en
donde la presión seleccionada se mantiene constante durante la inspiración, la presión inspiratoria en la
Compensacion del Tubo (TC) varia de acuerdo a la
demanda de flujo inspiratorio del paciente, a fin de
mantener la presion traqueal o de la carina a un nivel
constante o de PEEP.
TC no es una modalidad ventilatoria per se, sino
mas bien una estrategia de soporte ventilatorio parcial, donde el ventilador utiliza las caraterísticas resistivas de la via aerea artificial para vencer el trabajo
inspiratorio adicional causado por el tubo endotraqueal durante las respiraciones espontáneas. Es un
híbrido de presión de soporte que automáticamente
compensa por la caida de presión dependiente del
flujo inspiratorio atraves del tubo endotraqueal o de
traqueostomia, y controla la presion en la carina del
paciente a un valor constante de PEEP.
TC cumple esta función al apoyar las respiraciones
espontáneas del paciente con una presión positiva
proporcional al flujo inspirado y el diámetro interno
del tubo endotraqueal (figuras 1 y 2).
Figura 2. Efecto de una presión aplicada proporcional el flujo inspiratorio.
El resultado es que el paciente no experimenta el trabajo resistivo secundario al hecho de inspirar atraves
de la via aérea artificial.
En esta estrategia ventilatoria el clínico programa
en el ventilador la siguiente información: el diámetro interno del tubo endotraqueal en mm, el tipo de
tubo endotraqueal (orotraqueal o traqueostomía), y
finalmente selecciona el nivel de porcentaje de com-
Figura 1. Efecto de una presión variable según los cambios en el fllujo inspiratorio.
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
pensación requerido, el cual varía del 10% al 100%.
Es importante mencionar que existe un sistema de
alarmas adicionales, tanto de volumen corriente alto
como de presión de la vía aérea alta, que el clínico
puede ajustar.
Al seleccionar este porcentaje, el clínico divide el
trabajo inspiratorio entre el paciente y el ventilador.
Asi, tenemos por ejemplo que al seleccionar un 80%
de compensación, el paciente estaría realizando el
20% del trabajo restante.
El algoritmo del ventilador calcula entonces de manera automática la presión de soporte necesaria para
vencer la resistencia estimada de la via aérea artificial.
El ventilador continuamente calcula la diferencia de
presión entre los dos extremos del tubo endotraqueal
y ajusta el nivel de presión de soporte de tal forma
que el delta de presión sea cero (figura 3).
Figura 3. Gradiente de presión entre los dos extremos del tubo endotraqueal que debe ser ajustado por la compensación de tubo.
El algoritmo de esta estrategia mide el flujo inspiratorio cada 5 ms, y utilizando una tabla que contiene la
relación de flujo-presión del diámetro de la vía aérea
seleccionada, calcula la presión de soporte necesaria
para mantener la presión a nivel de la carina al mismo
valor del PEEP seleccionado, en lugar de permitir que
caiga a un valor negativo (figuras 4 y 5).
182
La compensación de tubo puede ser utiizada en
conjunto con cualquier modalidad ventilatoria que
permita respiraciones espontaneas tales como SIMV,
CPAP, Bi-Level y APRV.
Existe información clínica en donde se indica que la
compensación del tubo puede ser superior a un ajuste
arbitrario de PSV, para vencer la resistencia del tubo
endotraqueal. Además, puede ayudar a eliminar auto-PEEP, y puede ayudar a mejorar la comodidad del
paciente al evitar hiperinflación causada por PSV.
Existen estudios que sugieren las siguientes conclusiones respecto a la presión de soporte: 1) Los pacientes con flujos inspiratorios bajos a moderados son
apoyados y/o reciben un nivel de presión mayor de
la necesaria, mientras que aquellos con alta demanda
de flujo inspiratorio no estan siendo suficientemente
apoyados.
Algunos clínicos utilizan esta estrategia para darse
una idea como respondería el paciente al ser extubado
y respirar a través de su propia vía aérea con cierto
grado de edema.
Hay estudios que sugieren la utilización de TC
como una herramienta que les provee una manera de
mimificar la fisiología postextubación, al mismo tiempo que reducen el trabajo de la respiracion (WOB)
impuesto por la via aerea artificial. Utilizando CPAP
y TC con 90% de compensación y 0 de PEEP, ellos
redujeron sus tasas de reintubación de 14% al 3%, el
tiempo de ventilación mecanica se redujo de 5.56 dias
a 2.7 dias, minimizando también el número de tomas
de muestras de gases arteriales en un 52%, al ser comparadas con el grupo control, el cual fue ventilado
con CPAP y una presion de soporte de 10 cmH2O y
PEEP de 5 cmH2O.
TC podria ser de mucha ayuda para distinguir entre la falla ventilatoria causada por la via aerea artificial y la verdadera dependencia del ventilador.
Es importante mencionar que TC no aumenta el volumen corriente, y por ende el volumen minuto. El paciente genera el volumen corriente que el o ella pueden
respirar por si mismo, sin la resistencia de la via aerea
artificial. Mientras que la presión de soporte en niveles
de 5 y 10 cmH2O si aumentó el volumen corriente espontáneo alterando el patrón respiratorio.
Se debe subrayar el hecho de que TC no compensa
por secreciones adheridas a las paredes internas del tubo
endotraqueal u obstrucciones parciales o totales del mismo. Tambien debemos recordar que durante una broncoscopia, TC no compensará adecuadamente, ya que al
introducir el endoscopio atraves del tubo endotraqueal,
el lumen del mismo se reduce significativamente.
Al analizar estas estrategias y/o modalidades ventilatorias basadas en presión positiva en las ultimas 5
decadas, es interesante recordar el dicho del ensayista
frances Michel de Montaigne:
15 / Compensación del Tubo (TC)
Figura 4. Presión blanco (con porcentaje de apoyo del 100%) en la “Y” para diferentes diametros internos de tubos endotraqueales: 4,5 mm a 10,0 mm.
Figura 5. Presión blanco (con porcentaje de apoyo del 100%) en la “Y” para diferentes diametros internos de tubos de traqueostomía: 4,5 mm a
10,0 mm.
Cada vez que se reporta un nuevo descubrimiento
al mundo cientifico, primero dicen: “lo más seguro es
que no sea cierto”. Después, cuando...ya se ha demostrado más alla de cualquier duda, dicen: “si, puede ser
verdad, pero no es importante”. Finalmente, cuanto
ha pasado suficiente tiempo, dicen: “Si, con certeza es
importante, pero ya no es novedad”.
Este dicho fue hecho hace más de 400 años – plus ça
change, plus c’est la meme chose.
183
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Lecturas recomendadas
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Scanlan, editors. 2003, Mosby, Inc.
Tobin JM, 1999 Donald F Egan Scientific Lecture. Weaning From Mechanical Ventilation:What have we
learned?:Respir Care 2000;45(4):417-431.
APUNTES
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C
Nuevas
herramientas
de monitoría
ventilatoria
16
Interpretación clínica de las curvas y
bucles. Volviendo a lo básico
Mabel Gómez M, Leidy Prada R.
Las gráficas del ventilador se han convertido en una
herramienta esencial en el aprendizaje y manejo de la
ventilación mecánica; ventiladores como Drager Evita
XL, VIASYS Avea, Maquet Servo, Puritan Bennett 840
y Hamilton Galileo solo por nombrar algunos vienen
equipados con programas que permiten ver gráficas
generadas en tiempo real en la pantalla principal;
las cuvas proporcionan de manera inmediata información acerca de la interacción paciente-ventilador.
Aunque la evaluación tradicional al lado de la cama
del paciente es esencial para el manejo del mismo, el
análisis de las gráficas permiten identificar anormalidades incluso antes de que los signos clínicos sean
obvios.
De manera adicional el análisis de las gráficas proporciona un registro gráfico de los cambios patofisiológicos que pueden llevar el paciente a disincronia y
estres respiratorio. El clínico debe estar en capacidad
de identificar problemas (pej auto-PEEP, fugas, etc)
solo observando y analizando las curvas que le proporciona el ventilador.
El entendimiento de las gráficas del ventilador
requiere tiempo y práctica;una vez logra el entendimiento de las gráfica, el clínico podrá evaluar diferentes situaciones clínicas y mejorar el cuidado del
paciente.
Las gráficas son utilizadas para evaluar la función
del ventilador, evaluar la respuesta del paciente al
ventilador y ayudar al clínico a realizar los ajustes
(programación) necesarios en el ventilador. Estas gráficas pueden ser abiertas o escalares (presión, flujo o
volumen vs tiempo) o cerradas/bucles (presión/volumen).
Algunos ventiladores permiten mostrar en la pantalla dos o, en algunos casos, hasta tres curvas simultáneamente (ver ejemplo en la figura 1). El hecho de
que la presión, el flujo y el volumen puedan representarse al mismo tiempo, hace que sea más fácil la
detección de los cambios producidos en el ventilador
o en el paciente.
Los cambios graduales en la presión, flujo y volumen dependen tanto de las propiedades y parámetros
seleccionados en el ventilador, como de las propiedades del pulmón.
Figura 1.
A continuación revisaremos Curvas y Bucles, así
como los problemas más frecuentemente vistos.
Curvas
Diagrama de presión-tiempo, volumencontrolado, flujo constante
El diagrama de presión-tiempo muestra los cambios
producidos en la presión de la vía aérea. La presión
se representa en mbar (o en cmH2O) y el tiempo en
segundos (figura 2).
A un volumen predeterminado (ventilación controlada por volumen) y a un flujo constante, la presión de
la vía aérea va a depender de la presión alveolar y del
total de la resistencia de la vía aérea, factor que se verá
afectado por la Resistencia y compliance (distensibilidad) de los pulmones y el ventilador. Como los valores
del ventilador son constantes, el diagrama tiempo-presión permite sacar conclusiones acerca del estado de
los pulmones y de los cambios sufridos en éstos.
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 2. Diagrama de presión-tiempo, volumen-controlado, flujo constante.
Al comienzo de la inspiración la presión entre los
puntos A y B se incrementa drásticamente debido a
las resistencias del sistema. El nivel de presión en el
punto de inflexión B es equivalente al producto de la
resistencia (R) y del flujo (*V).
.
Δp = R * V
Esta relación, como también en los siguientes ejemplos, es valida si no hay un PEEP intrínseco. Cuanto
mayor sea el flujo (*V) seleccionado, o cuanto mayor
sea la resistencia (R), en general, mayor será el aumento de la presión en el punto B. Un flujo inspiratorio
bajo y unos valores de resistencia bajos conllevan una
menor presión en el punto B.
A partir del punto B la presión aumenta en línea
recta, hasta que se alcanza la presión pico en el punto
C. El gradiente de la curva de presión dependerá entonces del flujo (*V) inspiratorio y de la compliance C
(distensibilidad) general.
Como resultado, la presión p cae rápidamente a
la presión plateau. Esta caída en la presión es equivalente al aumento causado por la resistencia que se
produce al comienzo de la inspiración. La línea base
entre los puntos A y D corre paralela a la línea entre
los puntos B y C. Posteriormente se produce un ligero descenso de la presión (puntos D a E). Este hecho
puede ser debido al reclutamiento de gas por parte
del pulmón y a las fugas en el sistema.
El nivel de la presión plateau está determinado por
la compliance (distensibilidad) y el volumen tidal (corriente). La diferencia entre la presión plateau (E) y la
presión espiratoria final PEEP F (PEEP) se obtiene por
la división entre el volumen tidal (corriente) entregado y la compliance (distensibilidad).
ΔP = Pplat - PEEP
Si la ecuación se invierte se puede calcular fácilmente
la compliance (distensibilidad).
.
Δp/Δt = V/C
C = VT / Δp
En el punto C el ventilador aplica el volumen tidal
(corriente) predeterminado, sin suministrar ningún
otro flujo (*V = 0).
Durante el tiempo plateau no se entrega ningún volumen de gas a los pulmones y, por tanto, el flujo inspiratorio es 0. Como ya se menciono, hay un desplaza-
190
16 / Interpretación clínica de las curvas y bucles. Volviendo a lo básico
miento de volumen debido a las diferentes constantes
de tiempo, lo que produce una compensación de las
presiones entre los diferentes compartimientos del
pulmón.
La espiración comienza en el punto E constituyendo un proceso pasivo de tal manera, que la elasticidad
del tórax fuerza el gas hacia el exterior venciendo la
presión atmosférica. Los cambios en la presión se obtienen multiplicando la resistencia R exhalatoria del
ventilador por el flujo espiratorio *Vesp.
.
Δp = R * Vesp.
Una vez terminada la espiración, la presión alcanza el
nivel de presión espiratoria final (PEEP).
Controlado por presión
En la ventilación controlada por presión (p.ej. PCV/
BIPAP) la curva de presión es diferente.
La presión aumenta rápidamente desde presiones
de bajo nivel (presión ambiental o PEEP) hasta que
alcanza los valores de la presión superior Pinsp, permaneciendo entonces constante durante el tiempo
inspiratorio Tinsp seleccionado en el ventilador.
La caída de la presión durante la fase espiratoria
sigue la misma curva que en la ventilación con volumen controlado, ya que la espiración bajo condiciones
normales es un proceso pasivo, como se mencionó anteriormente. Hasta la siguiente respiración la presión
permanece en los valores de presión baja de PEEP.
En los modos de ventilación controlada por presión, como BIPAP, la presión es preestablecida y regulada, los diagramas de presión - tiempo no muestran
cambios o éstos son difíciles de detectar y se producen
como consecuencia de los cambios en la resistencia y
compliance (distensibilidad) de todo el sistema.
Como regla general se puede decir que la curva de
presión representada refleja el desarrollo de la presión medida en el ventilador. Las presiones reales
en el pulmón sólo se pueden calcular si se tienen en
cuenta todos los factores que influyen en el pulmón
(figura 3).
Figura 3. Diagrama de presión-tiempo para ventilación controlada
por presión.
Diagrama de flujo – tiempo
El diagrama de flujo-tiempo muestra los cambios graduales producidos en el flujo inspiratorio y espiratorio *Vinsp y *Vesp respectivamente. El flujo se representa en litros por minuto y el tiempo en segundos.
El volumen transferido se calcula integrando el flujo
*V sobre el tiempo, lo que es equivalente al área bajo
la curva de flujo. Durante el curso de la inspiración la
curva de flujo se ve influenciada por el modo de ventilación seleccionado en el ventilador. Sólo el curso del
flujo en la fase espiratoria permite sacar conclusiones,
como son la resistencia general y compliance (distensibilidad) de los pulmones y del sistema.
En la práctica clínica normal el flujo constante y flujo desacelerado se han establecido como formas estándar para el control del ventilador.
Todavía no hay ninguna evidencia que indique que
la utilización de otras formas de flujo permitan alcanzar éxitos terapéuticos.
En el caso de flujo constante, la entrada de volumen durante la inspiración permanece constante a lo
largo de toda la fase. Cuando la inspiración comienza,
los valores del flujo aumentan rápidamente a los valores seleccionados en el ventilador y luego permanecen constantes hasta que el volumen tidal (corriente)
ha sido entregado (área cuadrada bajo la curva). Al
comienzo del tiempo de pausa (plateau) el flujo cae
rápidamente a cero. Al final del tiempo de pausa (plateau) comienza el flujo espiratorio, dependiendo su
curso de las resistencias en el sistema ventilatorio, de
los pulmones y de las vías aéreas. El flujo constante es
una característica típica del modo clásico de la ventilación controlada por volumen.
En la deceleración del flujo, una vez alcanzado
unos valores iniciales altos y bajo condiciones normales, éste cae regularmente regresando a flujo cero
durante el curso de la inspiración. Los flujos desacelerados son característicos del modo de ventilación
controlado por presión.
El flujo de gas se conduce por los gradientes de presión entre el pulmón (alveolo) y el sistema respiratorio que son mantenidos constantes por el ventilador.
A medida que aumenta el volumen en el pulmón,
la presión también aumenta; en otras palabras, el
flujo entra contínuamente durante la inspiración,
aumentando la diferencia de presión. Al final de la
inspiración la presión en el pulmón es igual a la presión en el sistema respiratorio, por lo que no entra
más flujo.
En un modo de ventilación controlado por presión,
usando el VT medido por el ventilador, la compliance
(distensibilidad) se puede medir también, cuando el
flujo al final de la inspiración y al final de la espiración
es igual a cero (figura 4).
191
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
C = VT/ΔP
Donde
ΔP = Pinsp. - PEEP
inspiración y la espiración. El volumen se representa
en mililitros (ml) y el tiempo en segundos (s).
Durante la fase de flujo inspiratorio el volumen
aumenta constantemente. Durante la pausa de flujo
(tiempo plateau) éste permanece constante ya que no
hay mas volumen que entre en el pulmón. Este valor
de volumen máximo es tan sólo un índice del volumen corriente transferido y no representa el volumen
total en los pulmones.
La capacidad residual funcional (FRC) no se tiene en
cuenta. Durante la espiración el volumen transferido
disminuye como resultado de una exhalación pasiva.
Cuando se representan al mismo tiempo el flujo, el
volumen y la presión se observa fácilmente su relación (figura 5).
Cambios en la compliance (distensibilidad)
Figura 4. Diagrama flujo-tiempo.
Diagrama de tiempo-volumen
El diagrama de tiempo-volumen representa los cambios graduales en la entrada del volumen durante la
Los cambios en la compliance (distensibilidad), la presión plateau y la presión pico producen cambios en la
diferencia de presiones (figura 6).
• Si la compliance aumenta →las presiones plateau
y (distensibilidad) pico disminuyen.
• Si la compliance disminuye →el plateau y la presión (distensibilidad) aumentan.
Figura 5. Diagrama de presión, flujo y volumen en modos controlados por volumen y presión.
192
16 / Interpretación clínica de las curvas y bucles. Volviendo a lo básico
Figura 6.
Figura 8.
Cambios en la resistencia en la vía aérea
inspiratoria
Adaptación de la curva de flujo
Cuando hay cambios en la resistencia de la vía aérea
la presión pico cambia y la presión plateau permanece
igual.
• Si la resistencia aumenta→el pico de presión aumenta.
• Si la resistencia disminuye →el pico de presión
disminuye.
No es posible observar la resistencia espiratoria del pulmón en la curva de presión si no se conoce la presión
alveolar. Sin embargo se pueden obtener conclusiones
observando la curva de flujo espiratorio (figura 7).
En los modos de ventilación controlados por volumen, el Autoflow es el resultado de una adaptación
auto- mática del flujo, con el fin de administrar el volumen tidal (corriente) seleccionado con la menor presión de la vía aérea posible. El flujo constante típico
de los modos de ventilación controlados por volumen
(onda cuadrada) pasa a ser una forma de flujo desacelerada, mientras que el volumen corriente permanece
constante, aún cuando la compliance (distensibilidad)
en los pulmones del paciente cambie.
En ventiladores como el Dräger, se puede ajustar la
Pmax, lo que permite lograr una limitación de la presión con un volumen tidal constante. Si la compliance
(distensibilidad) del paciente cambia, este valor debe
ser revisado y cambiado (figura 9).
Figura 7.
Respiración espontánea
Si durante una ventilación mandatoria, el paciente
intenta ventilar espontáneamente, el resultado es una
lucha contra la máquina. Esto se puede evitar, bien
reduciendo el tiempo inspiratorio o, aun mejor, cambiando a un modo de ventilación donde al paciente se
le permite respirar espontáneamente, incluso durante
una ventilación mandatoria. El BIPAP o el Autoflow
son ejemplos de este tipo de ventilación (figura 8).
Figura 9.
Curva de flujo en caso de tiempo inspiratorio
insuficiente
Si el flujo no cae a cero durante la inspiración, significa que el tiempo inspiratorio es insuficiente para administrar el volumen que debería ser alcanzado para
la presión establecida (figura 10).
193
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 12.
Figura 10.
Curva de flujo en el caso de un tiempo
espiratorio insuficiente
Si el flujo no disminuye a cero durante la espiración,
el tiempo espiratorio no es suficiente para una espiración completa. Esto indica la presencia de una PEEP
intrínseca. En el caso de ventilación controlada por
volumen, este hecho produce un aumento en la presión del pulmón (figura 11).
Bucles
El bucle Presión Volumen estático (clásico)
El bucle PV estático (curva de presión-volumen) se
obtiene como resultado del método de la “súper-jeringa” y se usa principalmente en las publicaciones
científicas. Lo más conocido acerca del bucle PV está
basado en este método. La característica más importante de este bucle PV es que los puntos de medición
(presión y volumen) son registrados cuando el flujo
de gas es igual a cero. Usando una súper jeringa, el
volumen en el pulmón aumenta paso a paso. Unos
segundos después de cada aumento de volumen, se
mide la presión resultante (2). El bucle PV se crea conectando los puntos (figuras 13 y 14).
Figura 11.
Curva de flujo en el caso de aumento de las
resistencias espiratorias
Una curva de flujo espiratorio suave, indica un incremento de la resistencia espiratoria, la cual puede ser
producida por filtros para humidificación o tapo- namientos producidos por una nebulización. Esto puede
producir un aumento considerable en el tiempo espiratorio y una desviación en el valor de la PEEP seleccionado (figura 12).
194
Figura 13.
La relación volumen–presión es un reflejo de la compliance (distensibilidad).
(C = ΔV/ΔP)
De ahí que el bucle PV muestre como la compliance
(distensibilidad) se desarrolla a medida que el volu-
16 / Interpretación clínica de las curvas y bucles. Volviendo a lo básico
men se incrementa. Los puntos de inflexión altos y bajos se obtienen del bucle PV. Cuando se usa el método
de la súper jeringa, los valores del volumen medido
no caen a cero durante la espiración, pero las razones
de ésto no están completamente claras.
nua en línea recta (B) hasta haber sobrepasado la presión de apertura del pulmón (punto de inflexión bajo).
Si el pulmón alcanza los límites de compliance (distensibilidad), el aumento en la presión por volumen aumenta aún más (punto de inflexión superior) (C).
Generalmente se acepta que la ventilación debe tener lugar lo más lejos posible dentro del área de compliance (distensibilidad) (B), ya que se pueden producir fuerzas de ruptura peligrosas y reapertura de áreas
individuales del pulmón. El punto de inflexión bajo
puede ser alcanzado utilizando la PEEP. El volumen
de ventilación (en IPPV/ CMV, SIMV) o la presión inspiratoria (en BIPAP, PCV) debe ser seleccionadas de tal
modo, que no se exceda el punto de inflexión superior.
Bucles de PV dinámicos en ventilación
Figura 14.
En la sección más baja (A), la presión por volumen
aumenta de una forma particularmente rápida y contí-
Los bucles PV que se generan durante la ventilación
no cumplen las condiciones establecidas en las mediciones individuales desde el momento en el que el
flujo de gas es igual a cero. El flujo de gas genera un
gradiente de presión adicional debido a las resistencias inherentes (tubo, vía aérea, etc.) (figura 15).
Por esta razón, el bucle PV no da una imagen clara
de la compliance (distensibilidad). Cuanto mayor sea el
flujo de gas en la inspiración, mayor será el gradiente
de presión adicional y de ahí su inexactitud (figura 16).
El valor de presión mostrado en el bucle PV cae
inmediatamente a un valor de presión ambiental o
Figura 15.
195
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
al valor ajustado de PEEP, desde el momento en el
que la válvula espiratoria es abierta al comienzo de
la espiración.
alcanza el mismo valor que la presión del sistema respiratorio (presión Plateau).
Durante la espiración, el ventilador abre la válvula espiratoria lo suficiente para mantener el nivel de
PEEP seleccionado. Debido a la diferencia de presiones, la cual esta invertida (la presión en el pulmón
es mayor que la presión de la PEEP), el flujo de gas
fluye hacia fuera de los pulmones y el volumen de
los pulmones cae lentamente. Esta es la razón por
la cual durante la ventilación controlada el trazado
del bucle PV va en sentido contrario a las agujas del
reloj (figura 17).
Figura 16.
Por otro lado, en el bucle PV estático, la reducción
de la presión es también un proceso gradual.
En relación con el bucle de PV obtenido en ventilación controlada, se puede decir que cuanto más lento
sea el llenado de los pulmones, mejor será el trazado
de la rama ascendente de la curva de compliance (distensibilidad).
Siempre y cuando el flujo inspiratorio sea constante, se ha demostrado que existe una correlación entre
el bucle PV obtenido durante la ventilación y el observado en los procedimientos estándar. Esto es debido
a que la caída de la presión, resultado de la resistencia inspiratoria, debe permanecer uniforme a un flujo
constante y que la pendiente del bucle inspiratorio es
sólo el reflejo de la resistencia elástica del tórax y los
pulmones. También, como resultado, el bucle PV producido por el ventilador está compensado (cambio de
posición de la rama ascendente de la curva), de todas
maneras el bucle PV mantiene su forma original, por
lo cual se pueden sacar conclusiones acerca de la compliance (distensibilidad).
Este hecho demuestra también que en los modelos
de ventilación con flujo decelerante (BIPAP, PCV etc.)
no se pueden obtener datos del bucle PV en lo que
concierne al desarrollo de la compliance (distensibilidad) pulmonar.
Ventilación de volumen controlado con flujo
constante
Durante la inspiración los pulmones se llenan con un
flujo de gas constante previamente seleccionado. En
este proceso la presión aumenta gradualmente en el
sistema respiratorio. La presión en los pulmones aumenta de la misma forma y al final de la inspiración
196
Figura 17.
Ventilación controlada por presión (con flujo
decelerante)
También durante la ventilación controlada por presión los bucles PV van en sentido contrario a las agujas del reloj. Sin embargo, en este caso el pulmón no
se llena con un flujo de gas constante. Al comienzo de
la inspiración el ventilador genera una mayor presión
en el sistema ventilatorio que en el pulmón, y la mantiene constante a lo largo de toda la inspiración. Como
resultado de esta diferencia de presiones, el aire fluye
dentro del pulmón y el volumen aumenta lentamente.
A medida que el volumen aumenta, la presión en el
pulmón también se incrementa y la diferencia entre la
presión del pulmón y la presión del sistema respiratorio es más pequeña (figura 18).
La diferencia de presión determina el flujo respiratorio resultante y el flujo respiratorio va disminuyendo durante la inspiración, lo cual produce el flujo
decelerante.
El ventilador mantiene una presión constante en el
sistema respiratorio a lo largo de toda la inspiración,
dando una forma más o menos cuadrada al bucle PV
durante la ventilación controlada por presión (figura 19).
No se pueden sacar conclusiones de la compliance
(distensibilidad) del pulmón basándose en este bu-
16 / Interpretación clínica de las curvas y bucles. Volviendo a lo básico
Figura 18.
Durante la respiración espontánea el bucle PV va en
sentido de las agujas del reloj. El esfuerzo inspira-
torio del paciente genera una presión negativa en el
pulmón, la cual tiene un efecto sobre el sistema respiratorio, que es donde el ventilador mide la presión
(figura 20).
El ventilador siempre trata de administrar suficiente gas al paciente para asegurar que la presión CPAP
fijada se mantiene a un nivel constante, sin embargo,
una pequeña desviación negativa es inevitable. La
zona a la izquierda de una línea imaginaria (A) en la
presión CPAP fijada, es una medida del esfuerzo del
paciente al luchar contra la resistencia inspiratoria del
ventilador.
Figura 19.
Figura 20.
cle. Sin embargo, cuando el flujo de gas respiratorio
es igual a cero al final de la inspiración, la pendiente
entre el comienzo de la inspiración (A) y el punto al
final de la inspiración (B) representa la medida de
la compliance (distensibilidad) dinámica. Esto presupone, sin embargo, flujos iguales a cero tanto al
final de la inspiración como al final de la espiración.
CPAP Respiración espontánea
197
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Bucle PV en CPAP con ASB (presión de soporte)
Una característica del soporte respiratorio sincronizado con el esfuerzo inspiratorio del paciente (ABS/P.
soporte, SIMV etc.) es un pequeño giro o lazo justo
por debajo del punto cero. El paciente genera primero una presión negativa en el pulmón. Una vez se ha
superado el umbral de trigger (esfuerzo), el ventilador genera una presión positiva en el sistema respiratorio. La zona a la izquierda de la línea vertical, que
tiene el pequeño giro en su base (A), es una medida
que muestra cuanto esfuerzo debe generar el paciente
para disparar el trigger del ventilador. La zona a la
derecha de la línea (B) representa el trabajo realizado
por el ventilador para ayudar al paciente, siempre y
cuando el paciente sólo inicie la ventilación y no respire por si solo.
Bucle PV en CPAP con ASB (presión de soporte)
Una característica del soporte respiratorio sincronizado con el esfuerzo inspiratorio del paciente (ABS/P.
soporte, SIMV etc.) es un pequeño giro o lazo justo
por debajo del punto cero. El paciente genera primero una presión negativa en el pulmón. Una vez se ha
superado el umbral de trigger (esfuerzo), el ventilador genera una presión positiva en el sistema respiratorio. La zona a la izquierda de la línea vertical, que
tiene el pequeño giro en su base (A), es una medida
que muestra cuanto esfuerzo debe generar el paciente
para disparar el trigger del ventilador. La zona a la
derecha de la línea (B) representa el trabajo realizado
por el ventilador para ayudar al paciente, siempre y
cuando el paciente sólo inicie la ventilación y no respire por si solo (figura 21).
tilador no varían, el bucle PV en la ventilación controlada por volumen, toma un curso plano (figura 22).
Figura 22. El cambio escalonado de la pendiente en la rama inspiratoria del bucle PV es proporcional al cambio en la compliance (distensibilidad) pulmonar.
Bucle PV en el caso de cambios en la
resistencia
Si la resistencia cambia durante una ventilación con
flujo constante, la pendiente de la rama derecha del
bucle permanece igual, pero cambia su posición (figura 23).
Figura 23.
Figura 21. Tomado de Rittner F, Doring M. Scalars and Loops in Mechanical Ventilation. Drager Medical. 2007.
Bucles PV en el caso de cambios en la
compliance (distensibilidad)
A medida que la compliance (distensibilidad) disminuye, en otras palabras cuando el pulmón se hace menos elástico, y los parámetros seleccionados en el ven-
198
Sección del bucle PV que refleja sobreextensión pulmonar
Si durante la ventilación con flujo constante, la parte superior del bucle se aplana progresivamente
durante la inspiración, puede ser una indicación de
sobre- extensión de ciertas áreas del pulmón (figura
24).
16 / Interpretación clínica de las curvas y bucles. Volviendo a lo básico
Bucle Flujo-Volumen
El bucle de flujo-volumen se utiliza ocasionalmente
para obtener información acerca de la resistencia de la
vía área, cuando se necesita llevar a cabo una aspiración o se necesita conocer como reaccionará el paciente a la terapia bronquial.
El aumento de la resistencia de las vías aéreas como
resultado de un esputo etc. puede ser reconocido por
un bucle en forma de sierra. La aparición posterior de
un bucle más suave puede verificar que las medidas
terapéuticas, como la aspiración, han tenido éxito y
han mejorado la resistencia de la vía aérea (figura 26).
Figura 24.
Bucle PV en ASB/P.soporte
Si durante la presión de soporte (ASB/P.soporte) el
paciente sólo es capaz de disparar el trigger y luego
no es capaz de continuar respirando, sólo se alcanzará
un volumen igual a la presión de soporte entregada,
relacionado también con la compliance (distensibilidad) del pulmón en ese momento. De todas formas,
si el paciente continua realizando un esfuerzo inspiratorio a través de toda la fase de soporte, entonces
el paciente será capaz de inspirar mayores volúmenes
sin que la presión de soporte cambie.
Un cambio en la altura del bucle PV refleja la medida del esfuerzo inspiratorio del paciente (figura 25).
Figura 26.
En pacientes con enfermedad obstructiva las ramas
espiratorias del bucle sólo cambian de forma cuando
la PEEP seleccionada es mayor que la PEEP intrínseca.
Sin embargo, el hecho de que la forma del bucle no
cambie, no tiene nada que ver con la limitación del
flujo.
Resumen
Figura 25.
El paciente estará condicionado a generar un esfuerzo inspiratorio, siempre y cuando el volumen tidal, con el cual se alcanza la presión de soporte fijada
(sin la respiración propia del paciente), sea menor que
las necesidades individuales del paciente. Por otro
lado, la presión de soporte también debe compensar
la resistencia artificial de la vía área (tubo).
Este capítulo revisa los componentes de las gráficas
del ventilador, que incluyen los escalares (flujo, volumen y presión) y los bucles (presión-volumen, flujovolumen), así como las variaciones de dichas gráficas
en diferentes problemas communes como alteración
de la distensibilidad, obstrucción de la vía aérea, cambios en la resistencia, etc que servirán más tarde en el
desarrollo del taller de Curvas y Bucles.
199
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Referencias
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Rittner F, Doring M. Scalars and Loops in Mechanical
Ventilation. Drager Medical. 2007.
A. Nahum, Use of Pressure and Flow Waveforms to
Monitor Mechanically Ventilated Patients, Yearbook of
Intensive Care and Emergency Medicine 1995, 89-114
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Jurban A, Tobin MJ (1994) Use of Flow-Volume curves
in detecting secretions in ventilator dependent patients.
Am J Respir Crit Care Med 150:766-769
APUNTES
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17
Espirometría dinámica y capacidad
residual funcional
Nelson Javier Fonseca Ruiz
Introducción
El objetivo de esta revisión es proporcionar información práctica acerca de un nuevo y específico enfoque
de la medición de la capacidad residual funcional
(CRF) de un paciente conectado a ventilación mecánica y las ventajas que puede suponer para el personal
médico y para el paciente.
La ventilación mecánica es necesaria como medida
de soporte de los pacientes con falla respiratoria aguda y específicamente aquellos que presentan Injuria
Pulmonar Aguda (IPA) o Síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA), sin embargo se ha establecido que la ventilación puede inducir lesión pulmonar,
aumentar la respuesta inflamatoria y generar disfunción multiorgánica (1-5).
Evidencias experimentales demostraron que el uso
de volumen corriente y presión meseta elevadas generaban mayor inflamación (volutrauma) (6) y tres
estudios clínicos confirmaron que ventilando los pacientes con la aproximación protectiva, es decir con
bajo volumen corriente y baja presión meseta, tenían
mejores resultados (7-9). Existe también evidencia
clara que el fenómeno de apertura y cierre continuo
de unidades alveolares genera lesión e inflamación
(atelectrauma), pero no existe un manejo aceptado y
contundente para evitarlo.
Con frecuencia se utilizan las pruebas de función
pulmonar (PFP) como herramienta para evaluar y
controlar el estado pulmonar. Normalmente estas
mediciones se realizan en el laboratorio de función
pulmonar utilizando para ello equipos estándar y no
pueden utilizarse para pacientes ventilados o en estado crítico. Las PFP son importantes pues miden los
compartimentos pulmonares, permitiendo así evaluar
y controlar la disfunción pulmonar y su estado a lo
largo del tiempo. Una de las mediciones que ofrecen
las PFP es la capacidad residual funcional (CRF). La
medición de la CRF a diferentes niveles de PEEP pro-
porciona una nueva estrategia cuantitativa para valorar el reclutamiento alveolar.
Definiciones básicas
La CRF es el volumen pulmonar al final de una espiración normal, cuando los músculos espiratorios están
totalmente relajados. En la CRF, la tendencia de los
pulmones a cerrarse se ve contrarrestada exactamente
en la misma medida por la tendencia de la pared torácica a abrirse. La CRF es la reserva fisiológica de los
pulmones (10).
Descripción del procedimiento
La CRF puede medirse mediante tres métodos distintos utilizando equipos de función pulmonar estándar
(10). Normalmente, estos tres métodos exigen que el
paciente respire espontáneamente, que esté consciente y que se muestre dispuesto a cooperar. Estos métodos son:
1. Pletismografía corporal
2. Dilución de helio
3. Lavado de nitrógeno
Aunque la pletismografía corporal es la herramienta
más precisa para medir volúmenes pulmonares, obviamente no puede utilizarse en pacientes ventilados
de la UCI. Por otro lado, el uso de helio en ventiladores de cuidados críticos no es fácil y requiere adaptaciones especiales (11).
El lavado de nitrógeno es un método tradicional
para la determinación de la CRF. Con este método,
se mide una respuesta del volumen de nitrógeno (N2)
pulmonar tras un cambio en la fracción de oxígeno
(O2) del gas inspirado (figura 1) (10).
El módulo compacto para vías respiratorias, del
ventilador Engström Carestation presenta un algoritmo, FRC INView, que mide la CRF y el volumen pul-
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 1. Método de lavado de nitrógeno para la medición de la capacidad funcional residual.
monar al final de la espiración, mediante una ligera
modificación del nivel de FiO2 administrado durante
periodos de tiempo breves. Un procedimiento de CRF
realiza dos mediciones utilizando el método de lavado de entrada y de salida de N2.
Este nuevo método integra los algoritmos en un software y la monitorización de gases directamente en el
ventilador, reduciendo así los problemas del pasado y
sin interrumpir las funciones de ventilación normales.
constantes, excepto FiO2 y PEEP. Además, si está en
uso un modo de presión, el diferencial de presión entre la PEEP y los parámetros de la presión inspiratoria
se mantendrán constantes para garantizar una ventilación adecuada. Si se usa el modo FRC INView, se
graficará la CRF y se demostrará cómo varía el volumen en cada nivel de PEEP (figura 2).
Lung inview
El procedimiento LUNG INVIEW ayuda a encontrar
el valor de PEEP más eficaz para los pacientes en función de los parámetros ventilatoriosusados. Este procedimiento ha sido diseñado para que el médico evalúecómo afecta la CRF el cambio de la PEEP desde un
valor inicial hasta uno final y así medir objetivamente
el reclutamiento alveolar.
La maniobra de LUNG INVIEW permite medir automáticamente la CRF mediante los cálculos de entrada y
salida de N2que se obtiene haciendo cambios en la FiO2.
Antes de empezar, debe definirse el cambio en el valor
de FiO2, el valor inicial y el final de la PEEP y el número
de mediciones que se calcularán. El ventilador medirá la
CRF en cada uno de los valores de PEEP elegidos.
Por ejemplo, el usuario elige una PEEP inicial de
8 cmH2O y una PEEP final de 17 cmH2O con 5 mediciones. El ventilador calcula los valores incrementales
para la PEEP ylos aproxima a valores enteros: 8, 10,
13, 15 y 17 cmH2O. Se inicia la maniobra oprimiendo
la opción Start (inicio).
Cuando se inicia el procedimiento, se guardará una
línea base del N2calculado, la FiO2 cambia a la escogida para la maniobra, la PEEP cambiará a la PEEP
inicial y se medirá la CRF. Una vez terminada esta
primera medición, se completará el mismo proceso en
los otros niveles de la PEEP. Se establece una pausa
obligatoria de hasta 5 minutos para asegurarse de que
el paciente está estabilizado en el nuevo nivel de PEEP
antes de empezar la siguiente medición. Los resultados se mostrarán numérica y gráficamente trazando
los cambios ocurridos.
Durante el procedimiento de LUNG INVIEW los
demás parámetros del ventilador se mantendrán
204
Figura 2. Vista de la pantalla del ventilador Engström Carestation durante una maniobra de PEEP INView.
Utilidad clínica
La medición de la CRF en pacientes con ventilación
mecánica proporcionaun indicador directo de la reserva pulmonar antes y después de las maniobras
de reclutamiento pulmonar. Es importante porque
constituye un método con el que se puede controlar
directamente la respuesta del paciente a la terapia y
determinar si más áreas alveolares se abren y permanecen abiertas con los aumentos de PEEP, disminu-
17 / Espirometría dinámica y capacidad residual funcional
yendo la posibilidad de atelectrauma o sobredistensión alveolar.
Razones para medir la CRF
Hay dos razones por las que la CRF es importante:
1. Permite mantener el intercambio de gases entre
las respiraciones y
2. Mantiene físicamente abiertas las vías respiratorias.
Cuando se respira, la CRF impide que los alvéolos y
las vías respiratorias se cierren entre los ciclos respiratorios, facilitando así la respiración. Al mantener los
alvéolos abiertos, también se mantiene la difusión del
gas y se evita un esfuerzo excesivo de los pulmones al
inicio de cada respiración.
Se considera que la CRF de una persona se reduce
en aproximadamente el 25% cuando está intubada.
Un paciente con ventilación mecánica puede sufrir
un cierre severo de las vías respiratorias que puede
causar hipoxemia y, como resultado, un aumento de
los niveles de FiO2 que pueden llevar a un cierre aún
mayor de las vías (12).
El uso de PEEP elevado, pudiera en teoría generar
reclutamiento de unidades alveolares y manteniendo
el nivel adecuado, evitar el colapso de las vías al final
de la espiración. El PEEP excesivo puede generar reapertura del foramen ovale, aumento de la resistencia
vascular pulmonar y por lo tanto aumento de la postcarga del ventrículo derecho que puede llevar a falla.
El compromiso pulmonar en SDRA no es uniforme y
se pueden encontrar diferentes regiones en los pulmones del enfermo, tejido pulmonar normal, tejido
atelectásico o con edema y tejido consolidado. También existen diferentes grados de enfermedad entre
los diferentes pacientes. Con este panorama se vuelve un objetivo encontrar una herramienta fácilmente
disponible, útil, económica y confiable para titular la
PEEP con la idea de beneficiar a la mayor cantidad de
regiones pulmonares en pacientes con distintos grados de compromiso.
Tres ensayos clínicos han trabajado en dicho planteamiento. Todos incluyeron pacientes con IPA y
SDRA y no demostraron impacto en el resultado clínico (13-15). Sin embargo mirados en conjunto se puede concluir que el uso de PEEP elevado no es útil y
además puede ser dañino en paciente con IPA, pero
en los pacientes con SDRA puede disminuir los días
de ventilación mecánica, los días de UCI e inclusive la
mortalidad (16).
Es posible que la causa de los resultados individuales negativos sea originada en que se ha hecho una
aproximación subjetiva más que una medición cuantitativa. Las curvas de presión-volumen, las tablas de
PEEP titulada de acuerdo a la FiO2 o maniobras cortas
de reclutamiento no han colmado las expectativas.
Hoy en día se valora la importancia de mediciones
fisiológicas que van más allá del simple cálculo del
volumen corriente ideal y la medición de la presión
meseta. Estrés se refiere a la distribución de la fuerza interna por unidad de área.En el pulmón, la fuerza
de distensión aplicada es la presión transpulmonar
(PTP), la cual es la fracción de la presión de conducción (Presión de la vía aérea) que distiende el pulmón
y así es igual al estrés global. La fracción restante de la
presión de conducción corresponde a la presión pleural y determina la expansión de la caja torácica (17).
Así en condiciones estáticas la PTP se puede obtener
la siguiente fórmula:
PTP = Palv- Ppl
(1)
PTP: Presión transpulmonar. Palv: Presión alveolar.
Ppl: Presión pleural
Actualmente podemos aproximarnos a la presión alveolar midiendo la presión meseta. La presión meseta la venimos midiendo de manera rutinaria pero
actualmente no usamos la presión pleural. Dicha
presión puede variar en pacientes con obesidad, hipertensión abdominal, edema de tejidos torácicos y
abdominales y derrame pleural que haría útil medir
este parámetro para titular adecuadamente la PEEP.
Por ejemplo, una PEEP de 18 podría aún ser baja
para un paciente con una presión pleural de 20 cm
H2O y así aún encontrar colapso repetido de alvéolos
en cada espiración o puede ser muy alta en pacientes
con presión plural de 5, llevado a sobredistensión al
final de la inspiración (18).
La presión pleural no se puede medir directamente pero la presión esofágica puede proporcionar una
medida indirecta.Actualmente existen controversias
acerca de si la presión esofágica es una medida útil
y confiable en los pacientes en ventilación mecánica.
No es fácil la ubicación del catéter esófagico pues la
presión dentro del esófago varía entre la unión gastroesofágica y la porción torácica y así los cambios
medidos pueden reflejar esta variabilidad local y no
cambios de la presión pleural. El catéter debe quedar
en el punto medio del plano gravitacional, pero aún
así en el paciente con SDRA, debido a que el edema
puede aumentar el gradiente gravitacional, el compromiso no es homogéneo y el pulmón es menos deformable aumentando las diferencias regionales en la
presión pleural y generando diferencias importantes
entre las zonas dependientes y no dependientes. Los
pacientes en posición supina tienen presión esofágica
más elevada que en la posición de pie. El mediastino
205
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
puede comprimir el esófago y alterar la estimación de
la presión pleural (18).
Debido a la dificultad de la medición esofágica es
necesario buscar alternativas para la estimación de las
presiones dañinas en el pulmón. El strain (Tensión) es la
relación del incremento de la longitud de una estructura sobre la longitud en posición de reposo y esto puede
llevarse al pulmón haciendo una relación entre el volumen corriente sobre el volumen al final de la espiración
(CRF del paciente en ventilación mecánica) (17, 19, 20).
Basado en fórmulas provenientes de la resistencia
de materiales, Gattinoni propone que la PTP pudiera
calcularse multiplicando la elastancia pulmonar específica por el strain (17).
Strain = Δ V/CRF (2)
Δ V: cambio en el volumen desde la posición de reposo (Volumen corriente). CRF: capacidad residual
funcional.
Tanto el “stress” como el “strain” pulmonar, están
relacionados en la injuria inducida por la ventilación
mecánica y se relacionan en la siguiente fórmula:
Stress = K x strain (3)
En donde K es la elastancia específica del pulmón.
Se ha estimado que la estancia específica del pulmón en humanos sanos y con SDRA está alrededor
de 13 cmH2O (21). Si el stress excede las propiedades
tensiles de las fibras de colágeno, estas se rompen y
generan barotrauma. Pero cuando las fibras se estiran
hasta valores no fisiológicos sin exceder los niveles
para ruptura (strain), las paredes alveolares se estrechan oprimiendo las células ancladas al esqueleto
pulmonar, losmecanosensores se activan e inician la
liberación de mediadores inflamatorios generando
volotrauma (17, 19, 20).
•
•
Permite titula de manera objetiva la mejor PEEP
para la situación de cada paciente.
Permite estimar “stress” y “strain” pulmonar.
Consideraciones para su aplicación
El cálculo de la CRF se basa en los valores de VCO2,
EtO2 y EtCO2 calculados por el módulo compacto para
las vías respiratorias. Todos estos valores deben ser
válidos para dar como resultado valores de CRF aceptables. Los pacientes con determinadas condiciones
pueden producir valores demasiado inestables para
proporcionar datos válidos a la unidad de cuidados
Engström y pueden dar lugar a mediciones imprecisas de la CRF. En estos casos el valor de la medición
de la CRF se eliminará y el ventilador interrumpirá
el procedimiento. Entre los factores que podrían dar
lugar a datos no válidos se incluyen:
1. Frecuencias respiratorias rápidas e irregulares.
2. Grandes variaciones en el volumen corriente.
3. Agitación.
4. Estados neurológicos que alteran la respiración.
Se necesitan patrones de respiración constantes para
obtener mediciones de VCO2 válidas. Si el patrón respiratorio del paciente no proporciona volumen corriente, frecuencia respiratoria y lecturas de CO2 uniformes, la medición de la CRF no será precisa.
Precisión
•
•
•
VO2 y VCO2 son precisos dentro de un 10% o 10
ml cuando FiO2< 65%, y dentro de un 15% cuando
la FiO2 está entre 65% y 85%.
El valor de la CRF es preciso dentro del 20% o 180
ml para los valores reales de CRF.
El valor de la CRF se puede repetir dentro de un
margen del 10% cuando la medición se realiza con
los mismos ajustes y condiciones.
Ventajasclínicasdelamaniobralung Limitaciones
inview
•
•
•
•
•
•
Medición directa del volumen pulmonar al final
de la espiración en pacientes ventilados mecánicamente.
Mediciones reales y objetivas de la eficacia de las
maniobras de reclutamiento pulmonar.
Cálculos basados en la función pulmonar en tiempo
real, sin interrupción de la terapia de ventilación.
Permite la medición automática cíclica de la CRF.
Las tendencias respiratorias se capturan para permitir su examen posterior en un registro y en la
pantalla.
No se necesita una fuente de gas adicional.
206
La aplicación de la medición de la CRF durante ventilación mecánica es un modelo relativamente nuevo.
Se deben realizar estudios clínicas con número adecuado de pacientes que demuestren que la titulación
de la PEEP por medio de la medición de la CRF tiene
impacto clínico, y se convierta en una herramienta útil
para el manejo de los pacientes con SDRA.
Evidencia clínica
El método de medición de la CRF por el método del
lavado de nitrógeno ya ha sido validado en humanos
17 / Espirometría dinámica y capacidad residual funcional
(22), e incluso la metodología ha sido ya incorporada
por otros ventiladores (23, 24). Estudios en modelos
porcinos han demostrado que la combinación de CRF
y distensibilidad estática, puede ayudar en la identificación del nivel óptimo de PEEP evitando la sobredistención y el desreclutamiento.
El grupo de L. Gattinoni demostró que la medición
de la CRF por el método de lavado de nitrógeno se
correlaciona muy bien con la estimada por tomografía
pulmonar (25). Bikker et al. encontraron en pacientes
críticamente enfermos conectados a ventilación mecánica, que el volumen pulmonar al final de la espiración, disminuía significativamente con la reducción
del nivel de PEEP y sugiere que la monitoría de la
función pulmonar es un requisito para encontrar el
nivel óptimo de PEEP para evitar la injuria pulmonar
inducida por ventilación mecánica (12).
Hoy en día no está claro cuáles son los límites seguros de la tensión (strain) y del estrés. Se ha teorizado
que puede ser 25 cmH2O (26), sin embargo es apenas
una aproximación y hay que tener en cuenta que la
heterogeneidad del compromiso pulmonar hace que
cualquier valor no se distribuya equitativamente en
todas las zonas y las zonas limítrofes entre las sanas
y las comprometidas van a estar sometidas a mayor
tensión. Mead et al. calcularon que la presión puede
ser multiplicada hasta tres veces cuando se conectan
zonas expandidas y zonas colapsadas (27).
La medición de la tensión (strain) y por lo tanto la
estimación del estrés requieren la estimación de la CRF.
Las evidencias para recomendar esta técnica apenas
empiezan a aparecer. González et al midieronla tensión
en un grupo pequeño de pacientes ventilados. Encontraron que la mediana fue 0.27 y demostraron que los
pacientes que tenían un valor mayor tenían niveles más
elevados de interleucinas 6 y 8 llevando a pensar que
valores altosde tensión se asocian con mayor inflamación28. Pero queda en evidencia que aún estamos lejos
de conocer cuál es el valor que puede recomendarse
como dañino, si partimos de este estudio será mantener
el Strain menor de 0,27, si partimos de la PTP recomendada menor de 26 cmH2O, será menor de dos.
Conclusiones
El SDRA es una enfermedad que produce una alteración heterogénea en las unidades alveolares. La
ventilación mecánica puede inducir injuria pulmonar
por sobredistensión o fenómeno de apertura y cierres
repetitivos y el uso de PEEP puede reducir esta injuria. Métodos para titular el nivel óptimo de PEEP se
siguen investigando. Se presenta una nueva forma de
titulación por medio de la medición de la capacidad
residual funcional gracias a un protocolo estandarizado y automático en el ventilador mecánico Engström
Carestation, para el cual faltan estudios clínicos que
nos ayuden a soportar el valor de su uso sobre el desenlace clínico del paciente.
Referencias
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APUNTES
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18
Capnografía volumétrica. Papel en la
ventilación mecánica
León Darío Jiménez Posada
La producción del CO2, que es debida únicamente a los
procesos metabólicos, es fundamentalmente eliminada
por vía pulmonar y el balance de estos dos sistemas
(productor y eliminador) es claramente reflejado en la
presión parcial del CO2 en sangre arterial (PaCO2).
La vía del CO2 está fundamentalmente gobernada
por cuatro procesos, a saber: la producción de CO2, la
circulación, la perfusión y la ventilación. En el balance
de estos cuatro procesos está centrado el transporte y
la eliminación del CO2. Un cambio en alguno de estos
cuatro procesos, sin que se haga ninguna compensación, produce cambios con sus consabidas consecuencias de la PaCO2 y del volumen de CO2 eliminado por
los pulmones (1).
La capnografía convencional, empleada hace casi 5
décadas en el mundo (2), está basada en la medición
de la concentración del CO2 (en % o en presión parcial
en mm Hg) del gas espirado en el tiempo y medida de
manera proximal al paciente, típicamente mediante
espectroscopia de luz infrarroja (3).
En cuidado intensivo, en contraste con anestesia,
la capnografía convencional ha tenido una limitada
aceptación.
A finales del 2012 Brochard y col. (4) publican un
consenso referente al monitoreo respiratorio en la UCI
y concluyen que la capnografía volumétrica tiene un
importantísimo potencial para el cuidado de pacientes
difíciles de ventilar, pero que requiere un sofisticado
equipamiento que ha limitado su uso de forma masiva.
Si se trata de encontrar las razones por la cual no es
de uso masivo el empleo de la capnografía en la unidad de cuidados intensivos, se puede asegurar que se
debe a su origen y forma como apareció en el mundo.
A diferencia de la pulsoximetría que desde sus inicios
mostró alta confiabilidad y facilidad de uso, la capnografía convencional (medida del CO2 espirado en el
tiempo) no era tan precisa, los equipos requerían ser
calibrados con gases especiales de difícil consecución
en muchos países, además de ser equipos altamente
susceptibles de tener un mal funcionamiento por pro-
blemas de humedad para el caso de los equipos de
flujo lateral (side stream) o por problemas en los pesados sensores iniciales para los equipos de flujo principal (main stream).
Todo lo anterior, ligado a las limitaciones de la capnografía convencional, tales como la imposibilidad de
suministrar información del volumen del CO2 y del espacio muerto alveolar o de vías aéreas, la posibilidad
de dar falsos positivos o negativos como evaluador
de la correcta intubación endotraqueal y la falta de
determinación de la ventilación efectiva, entre otras
razones, han hecho de la capnografía una herramienta
considerada poco confiable en cuidado intensivo.
El gran desarrollo en la tecnología de los capnógrafos, representado en que ya no es necesaria su calibración rutinaria con gases especiales y al acelerado
avance de los sensores y robustez de los equipos han
resuelto los problemas del pasado.
Una mejor comprensión de la cinética del CO2, sumado a la aparición de la capnografía volumétrica incorporada en los ventiladores mecánicos, hace necesario el conocer y entender esta nueva tecnología que
permitirá evaluar la ventilación de la misma forma
que los oxímetros han permitido evaluar la oxigenación de los pacientes de manera fácil y confiable.
Cálculos tan valiosos, como la precisa determinación
de la real eficiencia ventilatoria que tiene el paciente en
cada situación clínica, mediante la medición de la relación que hay entre el espacio muerto total y el volumen
corriente del paciente (VD/Vt), son en la actualidad una
realidad en nuestras unidades de cuidado intensivo (5).
Cuando la señal de capnografía se correlaciona a
una precisa señal de medición del flujo espirado se
obtiene una nueva gráfica en asa cerrada. Se prefiere
que estas señales sean capturadas en forma proximal
al paciente (capnografía Main Stream o de flujo principal y sensor de flujo proximal al paciente) ya que se
garantizan valores más precisos.
De esta gráfica en realidad nos interesa es lo que
sucede con el flujo espiratorio, razón por la cual no se
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CO2 (mm Hg o %)
presenta como una asa cerrada sino como se ilustra
en la figura 1. Es llamada curva del CO2 con respiración única (SBCO2, Single Breath CO2) o prueba de
respiración única con CO2 (Single Breath Test of CO2,
SBT-CO2).
Lo valioso de esta nueva herramienta (aun cuando
hace aproximadamente dos décadas está disponible
en el mercado) (6) es que el clínico puede mejorar la
evaluación, respiración a respiración y de manera no
invasiva de: la eliminación, que en condiciones basales debe ser igual a la producción (VCO2), la circulación, la perfusión y la ventilación tal como se describe
más adelante.
SIII
α
b
S
SII
VtCO2,br
a
Volumen corriente exhalado (mL)
Fases
I
II
III
Figura 1. Capnograma volumétrico típico.
En esta fase se encuentra el límite entre el espacio
muerto de las vías aéreas (VDdaw) y el gas alveolar, que
es típicamente el 50% de la pendiente (7, 16) y representa la interface donde el transporte de gases hecho
por convección cambia a transporte por difusión dentro de los acinos pulmonares.
La fase II está fuertemente influenciada por las
constantes de tiempo de vaciado de los acinos pulmonares (8). Una pendiente mayor refleja una ventilación más homogénea.
La pendiente en esta fase ha mostrado ser un importante índice para el diagnóstico de enfisema, evaluar la severidad de un bronco espasmo y detectar
reclutamiento alveolar (9,10).
Tusman y col. (11) demostraron que la pendiente de
la fase II varía con cambios del flujo sanguíneo pulmonar. Sin embargo, cuando esta pendiente es normalizada dividiéndola por el valor medio espirado de CO2, no
varía con cambios del flujo sanguíneo pulmonar.
Thompson y Jaffe (12) mostraron que los cambios
en la PEEP también son claramente mostrados en el
cambio de pendiente de esta fase. En la figura 2 se
ilustra un paciente con valores de PEEP de 0, 3, 6, 9 y
12 cmH2O mostrándose una reducción de la pendiente con aumentos de PEEP debido a la expansión de
las vías aéreas (la cual también aumenta la fase I) y la
reducción de la perfusión, causada por compresión de
los capilares pulmonares y reduciendo la efectividad
de los alveolos ventilados y perfundidos. Este cambio
representa un aumento del espacio muerto alveolar.
0
Pueden notarse con facilidad 3 fases así:
Fase II: la fase II inicia con el fin de la fase I y termina
con la intersección de las pendientes de las fases II y
III. El ángulo que se forma en esta intersección es llamado el ángulo alfa (a).
212
Concentración de CO2
Fase I: es la primera fase de la curva donde el valor
del CO2 es cero y representa parte del volumen del
espacio muerto de la vía aérea y del espacio muerto
instrumental producido por la ventilación mecánica y
que es libre de CO2. Empieza con el inicio de la espiración y termina cuando la concentración del CO2 está
por encima 0,1% de la concentración de base (7).
Un aumento de su longitud describe un aumento
en el espacio muerto de vías aéreas, el cual puede ser
debido a un excesivo nivel de PEEP o a una alta presión pico inspiratoria, entre otras. El aumento del espacio muerto instrumental también se manifiesta en
esta fase I. Todos los elementos que sean puestos entre
la ye del circuito respiratorio y el tubo endotraqueal
del paciente aumentan esta fase I.
La obstrucción de la vía área también pude estar
asociada a un aumento en esta fase.
3
6
9
40
12
15
cmH2O
30
20
10
0
0
100
200
300
400
Volumen
Figura 2. Capnograma volumétrico mostrando cambios en la pendiente de la fase II debidos a cambios en el valor de la PEEP (ver texto).
Fase III: es la tercera parte de la curva y representa
el gas alveolar (plateau alveolar). El volumen representa el gas dentro de los alvéolos en contacto con los
capilares sanguinos. Es la parte eficaz del volumen
corriente. Termina cuando finaliza la espiración. La
18 / Capnografía volumétrica. Papel en la ventilación mecánica
pendiente de esta fase es conocida como SIII y su pendiente se expresa en fracción/litro. Normalmente esta
pendiente es positiva debido a que los alveolos tienen
ratas de vaciamientos diferentes (constantes de tiempo diferentes). La pendiente de esta fase está estrechamente relacionada con la relación ventilación perfusión (V/Q), mostrando menos pendiente cuando esta
relación es más homogénea y más pendiente cuando
la relación V/Q es más heterogénea.
Cuando la fase III tiende hacia arriba, mecanismos tales como heterogeneidades estratificadas
de la relación V/Q, continua evolución del CO2 en
sangre o vaciamientos de unidades alveolares con
diferentes concentraciones de CO2 explican esta situación (13,14).
Cambios en la estructura acinar, como en el enfisema, broncoespasmos, atelectasias, sobre distención de
las vías aéreas o embolismo pulmonar, afectan directamente la cinética de los gases en el pulmón, y por
tanto estos cambios son reflejados en el capnograma
volumétrico y de manera especial en la fase III.
En la figura 3 se muestran capnogramas volumétricos de un paciente con embolia pulmonar y de otro
paciente con EPOC. Nótese cómo se modifican las
pendientes de la fase II y fase III.
La figura 4 resume la interpretación rápida de las
diferentes fases del capnograma volumétrico, en donde podemos apreciar el inicio y fin de la respiración,
las tres fases típicas y la relación de cada una de ellas
con los diferentes estados del paciente.
Utilidad de la capnografía
volumétrica
La capnografía volumétrica es hoy en día considerada
una poderosa herramienta para:
• Medir la real eficiencia o ineficiencia ventilatoria.
• Eficiencia del intercambio gaseoso.
• Estatus cardiorrespiratorio del paciente (V/Q).
• Evaluación de la eliminación del CO2 (metabolismo).
• Valoración de la maniobra de reclutamiento.
• Herramienta alterna para la titulación del PEEP.
• Ayudar a determinar la óptima estrategia ventilatoria.
• Herramienta en pacientes con fistula broncopleural (BPF)
A continuación se van a describir algunas de estas
herramientas.
Medida real de la eficiencia o ineficiencia
ventilatoria
Concepto de espacio muerto
Para comprender completamente que es la medida de
la eficiencia ventilatoria, se hace indispensable repasar algunos conceptos básicos de anatomía y fisiología
respiratoria referentes al espacio muerto (VD).
El espacio muerto (VD) está definido como la ventilación desperdiciada, esto es, la parte del volumen
Embolia pulmonar
EPOC
Vena
pulmonar
Vena
pulmonar
Ventilación
PCO2
Arteria
pulmonar
Ventilación
PCO2
Arteria
pulmonar
Coágulo
PaCO2
PaCO2
Normal
Normal
PCO2
PCO2
Volumen exhalado
Volumen exhalado
Figura 3. Capnograma volumétrico de paciente con embolia pulmonar versus paciente con EPOC (15).
213
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Volumen exhalado
Fase I
Espacio
muerto
seriado
Fase II
Perfusión
Fase III
Ventilación alveolar.
Pendiente relaciona
V/Q
VDphys = VDdaw + VDalv
•
El espacio muerto total durante la ventilación mecánica que es la suma del espacio muerto seriado
y el espacio muerto alveolar.
VDtot = VDs+ VDalv
La figura 5 ilustra los diferentes espacios muertos presentes en todo paciente sometido a ventilación mecánica. El modelo de pulmón presentado es el modelo
de Riley´s (18) en donde hay unidades alveolares bien
ventiladas y bien perfundidas (unidad B en la figura 4), unidades mal ventiladas y bien perfundidas, es
decir con bajo V/Q (unidad A), unidades bien ventiladas y no perfundidas que son las que conforman el
espacio muerto alveolar principalmente y por último
el corto circuito o shunt que está representado en la
gráfica por los capilares D.
Mecánico
(VDINST)
Figura 4. Resumen de las diferentes fases de la capnografía volumétrica.
A nivel alveolar, se establece un extremo de espacio muerto donde la relación ventilación perfusión
se hace infinita (V/Q = µ), es decir, todos aquellos
alveolos que están ventilados pero no perfundidos,
mientras que el cortocircuito (shunt) representa el fenómeno opuesto, en donde no existe ventilación pero
sí perfusión (V/Q = 0).
Una aplicación muy importante en la capnografía
volumétrica es el poder determinar los diferentes
espacios muertos presentes durante la ventilación,
estos son:
• Espacio muerto de las vías aéreas (VDdaw).
• El espacio muerto agregado durante la ventilación
mecánica (VDinst) o espacio muerto mecánico.
• El espacio muerto seriado (VDs) que no es más
que la suma del espacio muerto mecánico o instrumental y el espacio muerto de las vías aéreas.
En el espacio muerto seriado es donde tiene lugar
el transporte convectivo del CO2, es decir, cuando
este gas se mueve por diferencia de presión.
VDs = VDinst + VDdaw
•
El espacio muerto alveolar (VDalv) o espacio muerto en paralelo (17).
214
VDS
VDPHYS
Anatómico
(VDAW)
A
B
C
Total durante VM
Fin de la
espiración
El espacio muerto fisiológico (VDphys) que es la
suma del espacio muerto de las vías aéreas más el
espacio muerto alveolar.
Seriado
Inicio de espiración
•
Fisiológico
CO2 % mm Hg
corriente que no participa en el intercambio de gases
(16). El concepto de espacio muerto fue introducido a
finales del siglo XIX, pero sólo los avances tecnológicos y conceptuales de los últimos años lo han llevado a
que ocupe el lugar que ha debido tener como poderosa
herramienta para el clínico en la cabecera del paciente.
VDT
Alevolar
(VDALV)
D
Figura 5. Espacios muertos durante la ventilación mecánica (VM).
Las medidas respiratorias del espacio muerto se han
utilizado en la determinación de la eficacia del surfactante en pulmones con reducción de esta sustancia
(19), el diagnóstico de embolia pulmonar (20-22), el
pronóstico temprano del síndrome de dificultad respiratoria aguda (23), como predictor del éxito de la
extubación en infantes y los niños (24), en el diagnóstico diferencial de pacientes con asma, de pacientes
con enfisema con el mismo grado de obstrucción de
las vías aéreas (25), entre otras. Todas estas aplicaciones clínicas dependen de la precisión en la medida del
espacio muerto respiratorio.
18 / Capnografía volumétrica. Papel en la ventilación mecánica
La clara determinación del espacio muerto de las
vías aéreas (VDdaw) permite también conocer la ventilación alveolar (Vtalv) simplemente restándole al volumen corriente el volumen del espacio muerto seriado:
Vtalv = Vt - VDs
Esta gráfica produce prácticamente una línea recta
(ver figura 7), la cual puede ser extrapolada en su primera parte recta hasta el eje X (volumen corriente),
indicando el espacio muerto de las vías aéreas. El resultado aquí obtenido correlaciona bien con el determinado por el método de Fowler´s.
Y por tanto el volumen minuto alveolar (VMalv) del
paciente será:
VMalv = (Vt – VDdaw) x Frecuencia respiratoria
CO2
espirado
El gran trabajo de Wards S. Fowler (16) permitió determinar más fácilmente el espacio de las vías aéreas
(VDdaw) mediante la representación geométrica de la
fórmula de Bohr´s aplicada a una espiración en donde
las áreas A y B son iguales (ver figura 6).
I
PCO2 (mm Hg)
40
II
III
PaCO2
PetCO2
30
20
VDaw
Volumen corriente espirado
Figura 7. Método de Langley y col. para la estimación del espacio
muerto de vías aéreas. El volumen corriente espirado en el eje de las X
se grafica contra el volumen espirado de CO2 (VCO2). La primera parte
recta de la curva se extrapola hasta el eje de las X y este valor es el VDdaw.
Eficiencia o ineficiencia ventilatoria
10
0
0
200
VDdaw
400
600
Vtalv
Vte
800
1000 Volumen
(mL)
Figura 6. Capnograma volumétrico de única respiración (SBCO2) donde se muestra la intersección de las líneas punteadas a saber: línea punteada de la interpolación de la fase 3 y línea puntada vertical que logre
que las áreas A y B sean iguales.
Lograr que las áreas A y B sean iguales se consigue
mediante el uso de dos líneas imaginarias, de tal forma que la línea superior (línea cuasi horizontal) hace
referencia a la línea de interpolación de la fase III y la
línea vertical se traza justo en el punto donde se consiga que las áreas formadas A y B sean iguales. El punto
de intersección de la línea vertical con la línea del CO2
mostrará el valor del volumen del espacio muerto de
las vías aéreas (VDdaw). En esta medición será incluido
el espacio muerto mecánico (VDinst) que es el generado
por todos los accesorios que sean puestos a la entrada de la vía aérea y que contengan gas inspirado y
espirado (p.e. tubos adaptadores entre la ye y el tubo
endotraqueal, sensores de flujo proximales, sensores
de CO2, entre otros).
Langley y col. (26) Propusieron un método alternativo para la medición del espacio muerto de las vías
aéreas (VDdaw) y consistió en graficar el volumen espirado de CO2 (VCO2) contra el volumen espirado (Vte).
La presencia del espacio muerto en el sistema respiratorio, que además tiene la posibilidad de aumentarse o disminuirse particularmente en los pacientes bajo ventilación mecánica, hace que la ventilación tenga diferentes posibilidades de eficiencia o
ineficiencia.
Un paciente adulto de 60 kg de peso corporal ideal,
que este siendo ventilado con un volumen corriente
de 7 ml/kg (420 ml de volumen corriente), de acuerdo
a determinación clínica según patología pulmonar y
que estos 420 ml sean siempre entregados cada vez
que respire, no garantiza que este bien ventilado.
La razón estriba en el espacio muerto, el cual se interpreta mejor clínicamente si se expresa como la relación que éste tiene con respecto al volumen corriente
y conocido como la relación VD/Vt (volumen del espacio muerto/volumen corriente).
Debido al espacio muerto anatómico (VDdaw), espacio muerto alveolar (VDalv) y espacio muerto fisiológico (VDphys) podemos entonces tener relaciones de cada
uno de ellos con respecto al volumen corriente, siendo
la relación VDphys/Vt la más importante.
En 1891, Christian Bohr (27) propuso una fórmula
para el cálculo del VDphys/Vt basado en el principio de
conservación de masa del CO2 como:
VDphys/Vt =VDBhor = (FACO2 – FēCO2) / FaCO2
Dónde: FACO2 es la fracción de CO2 de gas alveolar
215
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
FēCO2 es la fracción del CO2 espirado mezclado
(promedio)
La forma de transformar la fracción (FCO2) en presión
parcial (PCO2) es:
PCO2 = FCO2 (Patmosférica – PVapor H2O)
Por tanto la fórmula de Bhor puede ser escrita:
VDphys/Vt =VDBhor = (PACO2 – PēCO2) / PACO2
El valor absoluto del espacio muerto fisiológico será
entonces:
VDphys = Vt * VDBhor (en ml)
Veamos un ejemplo:
Se tiene un paciente con los siguientes datos:
Presión alveolar de CO2 (PACO2) = 33 mmHg
Presión media de CO2 espirado (PēCO2 ) = 18
mmHg (obtenida con la bolsa de Douglas)
Luego:
VDBhor = (33 – 18) / 33
VDBhor = 0,45
Significa entonces que el 45% del volumen corriente es
espacio muerto, o lo que es lo mismo, sólo el 55% del
volumen corriente participa en el intercambio gaseoso.
Esta magistral fórmula tenía serias dificultades para
poderse emplear fácilmente con los pacientes. En primer lugar la determinación de la presión alveolar del
CO2 era de casi imposible obtención, y la medida del
CO2 espirado promedio solo se podía lograr mediante
el uso de la técnica con la Bolsa de Douglas, técnica que
requería de mucho tiempo y era fácil cometer errores,
razón por la cual no fue empleada en la práctica clínica
y solo se empleó fundamentalmente en investigaciones.
En 1938, Enghoff (28) propone reemplazar la presión
alveolar de CO2 (PACO2) por la presión arterial de CO2
(PaCO2), asumiendo que es un excelente integrador fisiológico del CO2 presente en todo el pulmón y resolviendo la gran dificultad de la ecuación de Bhor.
Luego entonces:
VDEnghoff = (PaCO2 – PēCO2) / PaCO2
Dónde:
PaCO2 es la presión arterial de CO2
PēCO2 es la presión parcial del CO2 espirado mezclado (promedio)
216
A partir de la ecuación de Enghoff la determinación de
la relación VDphys/Vt fue empleada más comúnmente,
aun cuando la limitación de la fracción espirada de
CO2 obtenida por la bolsa de Douglas no permitió su
empleo corriente en la práctica clínica. Esta ecuación
sobrestima el espacio muerto alveolar ya que hay unidades alveolares en corto circuito (shunt) que aumentan el nivel de CO2 arterial sin que precisamente sean
espacio muerto (5).
Con el advenimiento de la capnografía volumétrica, dos hechos facilitaron la determinación de la relación VDphys/Vt , estos son:
1. La determinación precisa de la presión alveolar
del CO2 (PACO2)
2. El fácil cálculo de la fracción espirada de
CO2(PēCO2 ) en la cabecera del paciente
Tusman y col. (29) demuestran en esta valiosa publicación que el punto medio de la fase III de la capnografía volumétrica corresponde a la presión alveolar
del CO2. Esta validación la realizan correlacionando
este punto medio de la fase III con los valores obtenidos mediante la técnica de eliminación de gases inertes múltiples (MIGET por su sigla en inglés).
Como la capnografía volumétrica entrega el valor
espirado de CO2 en cada respiración, se puede determinar fácilmente el valor medio de la fracción espirada de CO2 (FēCO2) y por tanto la presión media espirada de CO2 (PēCO2) así:
FēCO2 = Volumen espirado de CO2 (VCO2) /
Volumen corriente espirado (Vt)
Y por tanto:
PēCO2 = VCO2 / Vt * Patmosférica - Pvapor H2O
Como el gas espirado está normalmente a 37° centígrados, la presión del vapor de agua es de 47 milímetros de mercurio.
Veamos un ejemplo real con un paciente pediátrico
con el que se tiene la herramienta de capnografía volumétrica.
En la figura 8 se muestra la pantalla de un ventilador de una unidad de cuidados intensivos en la ciudad de Bogotá, que presenta la gráfica de capnografía
volumétrica. Se puede ver que el punto medio de fase
III corresponde a 31 milímetros de mercurio. Adicionalmente se observan los siguientes datos: Vte de 237
ml y volumen espirado de CO2 (VCO2) de 6 ml.
También puede observarse en CO2 final de espiración (EtCO2) y el capnograma convencional, el volumen minuto de CO2 espirado (VMCO2), el volumen
inspirado de CO2 (ViCO2) entre otros datos.
Se tiene entonces:
18 / Capnografía volumétrica. Papel en la ventilación mecánica
Capnograma convencional
Capnograma
volumétrico
Figura 8. Pantalla de un ventilador Hamilton Medical con capnografía volumétrica en donde se pueden observar los diferentes
datos requeridos para el cálculo de la relación VDphys/Vt entre otros datos.
PACO2 = 31 mm Hg; Patmosferica Bogotá =
540 mm Hg; Pvapor H2O = 47 mm Hg
Calculemos la presión media espirada de CO2:
PēCO2 = 6ml / 237 ml * 540 mm Hg – 47 m Hg =
12,5 mm Hg
Luego:
VDphys/Vt =VDBhor = (31 – 12,5 / 31 = 0,60
Esto indica que el 60% de la ventilación de este paciente es desperdiciada.
Si el volumen corriente programado para este paciente lo tenemos en 240 ml, como el ventilador muestra 237 ml pensaríamos que está bien ventilado, pero
necesitaríamos gases arteriales para en buen juicio a
este respecto. La capnografía volumétrica nos resolvería esta situación de manera inmediata pues un paciente con un VDphys/Vt de 0,6 está mal.
Kallet y col. (30) proponen modificar el score de injuria pulmonar propuesto por Murray y col. (31) hace
más de dos décadas.
La propuesta del Dr. Kallet y col. es agregar un quinto punto a dicho score incorporando la relación VD/Vt.
La expectativa sería que esta modificación daría una
mejor evaluación de la severidad de la injuria pulmonar mejorando el valor pronóstico. La propuesta es:
• VD/Vt ≤ 0,39 score de 0 (excelente)
• VD/Vt entre 0,40 a 0,49 = score de 1 (bien)
• VD/Vt entre 0,50 a 0,59 = score de 2 (comprometido)
• VD/Vt entre 0,60 a 0,69 = score de 3 (mal)
• VD/Vt ≥ 0,70 = score de 4 (muy mal)
De acuerdo a lo anterior, nuestro paciente tendría una
mala relación VDphys/Vt y sería necesario corregir esta
situación.
Hay varias alternativas para corregir un alto
VDphys/Vt. En la tabla 1 se resumen los factores que
modifican las diferentes componentes del espacio
muerto en pacientes bajo ventilación mecánica.
Hay gran cantidad de artículos referentes a los riesgos (32) valores pronósticos (33), predictores de éxito
en extubación exitosa (34), y demás usos de la evaluación de la relación VD/Vt que hace de la capnografía
volumétrica una muy interesante señal a medir y poder evaluar a través de ella dicha relación.
Evaluación de la eliminación del CO2 vía
pulmonar (VtCO2)
El CO2 es producto secundario del metabolismo y
por tanto el volumen de CO2 producido por minuto
(VMCO2) depende no solamente de las necesidades
217
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
energéticas del organismo sino también del combustible empleado.
Si los carbohidratos constituyen la fuente principal de energía, el volumen minuto de CO2 producido
(VMCO2) será igual al volumen minuto de oxigeno
consumido (VMO2) y por tanto el cociente respiratorio denominado RQ y definido como el cociente entre la eliminación del CO2 y el consumo de oxígeno
(VMCO2 /VMO2) será la unidad.
Si se consumen proteínas el RQ será igual a 0,8 y si se
consumen grasas RQ = 0,7 (35). En términos generales
se aceptan valores entre 0,8 a 0,85 como valor promedio de RQ. Este valor puede verse afectado luego por la
proporción de los diversos nutrientes, por el metabolismo anaeróbico y por la síntesis de ácidos grasos debido
al exceso de aporte de hidratos de carbono.
A través de la capnografía volumétrica se puede determinar el CO2 eliminado en cada respiración
(VtCO2), que multiplicado por la frecuencia respiratoria da como resultado el CO2 eliminado por minuto
(VMCO2).
El CO2 producido por el metabolismo celular llega a
los pulmones a través de la sangre hasta los pulmones
para ser eliminado al medio ambiente. En la sangre
el CO2 se transporta de tres maneras diferentes que
presentan interacciones importantes (36): 1) Disuelto
en forma física en el plasma y constituye entre el 5%
y el 10% del CO2 presente en la sangre; 2) en forma de
bicarbonato y 3) compuesto carbamino.
La mayoría del CO2 liberado por los tejidos entra en
el eritrocito (aproximadamente el 90 %), en donde debido a la anhidrasa carbónica el CO2 reacciona con el
agua y produciendo bicarbonato que es transportado
en su mayor parte fuera del hematíe.
Por la forma como se transporta y elimina el CO2,
tal como se muestra en la figura 9 este proceso está
Metabolismo
(producción de CO2)
PaCO2
Cosas que afectan
la eliminación del
CO2
Circulación
CO2 eliminación
(VCO2)
Difusión
Ventilación
Figura 9. Producción, trasporte y eliminación del dióxido de carbono
en el organismo. Tanto la circulación como la difusión y la ventilación lo
modifican de forma importante.
218
directamente afectado por la circulación sanguínea, el
proceso de difusión en la membrana alveolo capilar y
por tanto de la ventilación alveolar.
La producción de CO2 se estima en 2,6 a 2,9 ml/
min/kg (ml/min STPD) (37) en el adulto.
En términos generales, un adulto sano de 70 kg
de peso corporal ideal estará eliminando entre 180 y
200 ml por minuto. Si su frecuencia respiratoria es de
14 respiraciones en cada minuto, tenderemos que en
cada espiración la eliminación de CO2 está entre 12 y
14 ml aproximadamente.
Casi la totalidad del CO2 producido es eliminado
por vía pulmonar. Menos del 1% es eliminado en forma de bicarbonato por vía renal (38).
Ejemplos del uso de la evaluación de la
eliminación del CO2 en pacientes bajo
ventilación mecánica
La eliminación del CO2 es una poderosa herramienta
que puede ayudar de manera importante en un mejor
ajuste de la ventilación mecánica y por tanto en un
menor daño al paciente producido por el ventilador.
A continuación se describirán algunas aplicaciones
prácticas que tienen evidencia clínica.
VtCO2 como predictor de éxito en la liberación
de la ventilación mecánica
La eliminación de CO2 puede ser empleada de manera
bastante consistente como un predictor del éxito de la
liberación de la ventilación mecánica del paciente (39).
La figura 10 muestra el caso de una liberación fallida (imagen naranja) comparada con una liberación
exitosa (imagen verde).
En ambos casos se ha graficado el volumen minuto
en la parte superior, indicado en color negro la porción de este volumen minuto que es realizado por el
paciente (spont) y en color gris la porción del volumen
minuto del paciente que es realizado por el ventilador
(mech). En la parte inferior de cada una de las gráficas
se muestra de manera simultánea en el tiempo como
se comporta la eliminación minuto del CO2 por parte
del paciente (VMCO2).
En el weaning exitoso, puede verse como en la medida que la ventilación espontanea del paciente va
creciendo, esto es, en la medida que el volumen espontáneo va aumentando y constituyendo la mayor
parte del volumen minuto espirado del paciente, el
volumen minuto eliminado de CO2 (VMCO2) se aumenta un poco y se mantiene en el tiempo, mostrando como el trabajo respiratorio se ha incrementado
por el uso de la musculatura respiratoria por parte
del paciente y se ha mantenido. Los gases arteriales
podrían demostrar una PaCO2 estable. Este pequeño
incremento de la eliminación del CO2 y mantenido el
18 / Capnografía volumétrica. Papel en la ventilación mecánica
Mech
Spont
.
VCO2 (ml/min) MValv (l/min)
Spont
.
VCO2 (ml/min) MValv (l/min)
Mech
Weaning exitoso
Weaning fallido
Figura 10. Capnografía volumétrica y weaning en ventilación mecánica. Ver texto para explicación.
Evaluación de la maniobra de reclutamiento
pulmonar y titulación de la PEEP mediante
valoración del VtCO2
En términos generales, el reclutamiento alveolar está
indicado para pacientes con LPA/SDRA, en pacientes con atelectasias durante el peri y posoperatorio y
sugerido su uso luego de maniobras de succión en pacientes ventilados (40).
Aun cuando existen diferentes métodos para evaluar la eficacia de la maniobra de reclutamiento (41),
ninguno de ellos por si sólo es considerado el gold
standard y por tanto la evaluación por diferentes formas es bienvenida.
La capnografía volumétrica suministra una interesante señal en tiempo real y no invasiva de la eliminación del CO2 respiración a respiración, permitiendo
saber si luego de la maniobra de reclutamiento se ha
aumentado la eliminación del CO2 como consecuencia
de reclutar unidades alveolares no funcionales y que
además propician la eliminación del CO2 (42).
En la figura 11 se muestra la gráfica del comportamiento del VtCO2 (en negro) durante una maniobra
de reclutamiento
Compresión
capilar
Inicio
Pulmón-abierto oscilación
PEEP
Estrategia reclutamiento alveolar
600
Apertura vías
aéreas
PaO2 (mm Hg)
500
400
300
200
100
0
0
6 12 18 24
3,5
3
2,5
VtCO2Br (ml)
tiempo es típico de la liberación exitosa. Un incremento dramático de la eliminación del CO2 es consistente
con en aumento potencialmente peligroso del trabajo
respiratorio y por tanto requiere una minuciosa evaluación por parte del clínico para evitar esta situación.
En el weaning fallido, el incremento de la actividad
espontánea por parte del paciente incrementa el trabajo respiratorio de éste, pero su incapacidad de mantenerlo en el tiempo se ve claramente reflejada por su
incapacidad de emplear sus músculos respiratorios y
por tanto, el volumen minuto del paciente se disminuye. Esta disminución conlleva una disminución en la
eliminación del CO2. La PaCO2 mostraría un aumento.
Esta evaluación de Volumen Minuto y eliminación
de CO2 simultánea en el tiempo le permite al clínico
ver de manera rápida si el paciente va a tolerar el proceso de liberación sin necesidad de gases arteriales
para evaluar este proceso.
2
24 22 20 18 16 14 12 10 8 6
0
1,5
PEEP (cm H2O)
Figura 11. Maniobra de reclutamiento y titulación de la PEEP. Puede observarse en negro el comportamiento de la eliminación del CO2
(VCO2) antes durante y después (titulación de la PEEP) de la maniobra
de reclutamiento. En azul el comportamiento de la presión arterial de
Oxigeno (PaO2).
Se puede observar que antes de iniciar la maniobra
de reclutamiento, a medida que se incrementa la PEEP
la eliminación del CO2 se incrementa posiblemente
por el reclutamiento de nuevas unidades alveolares.
Luego se observa una disminución del VCO2 posiblemente debido al colapso de capilares y que claramente durante la maniobra de curso de reclutamiento
la eliminación del CO2 es ninguna por ausencia de
perfusión pulmonar.
Posterior a la maniobra se va titulando el PEEP, la
eliminación de CO2 se va incrementando hasta un punto en el cual empieza a oscilar. Es en éste primer punto
donde se propone el PEEP a titularle al paciente (42).
En la figura 12 (43) se observa una gráfica de capnografía volumetría completa en un paciente que presenta atelectasia pulmonar (línea de puntos negros).
Luego de una maniobra de reclutamiento se observa:
219
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
disminución de la fase I, indicando también que se ha
reducido el espacio muerto seriado; aumento de la
pendiente de la fase II, indicando que se ha mejorado
la perfusión; disminución de la pendiente de la fase
III, indicando que es menos heterogéneo el vaciado
alveolar y se ha mejorado la relación V/Q; y aumento
también del CO2 espirado mostrado en el aumento de
la fase III y seguramente mostrando una mayor VCO2.
2.
3.
4.
5.
6.
40
7.
CO2 (mm Hg)
30
8.
20
9.
Atelectasia
Reclutamiento
10
0
10.
535
0
11.
Volumen (ml)
Figura 12. Maniobra de reclutamiento y su resultado visto desde la
perspectiva de la capnografía volumétrica la cual muestra que fue una
maniobra exitosa.
Desde el punto de vista de la capnografía volumétrica, esta fue una maniobra efectiva pues se han mejorado varios aspectos que indican que nuevas unidades alveolares participan en el intercambio gaseoso.
12.
13.
14.
15.
Conclusiones
•
•
•
•
La capnografía volumétrica es considerada hoy en
día una poderosa herramienta de monitoría en pacientes bajo ventilación mecánica.
La capnografía volumétrica es a la ventilación lo
que la pulsoximetría es a la oxigenación.
En la medida que sea incorporada en los ventiladores y los cálculos sean hechos con adecuado
software, será una medida infaltable en las unidades de cuidado intensivo.
Actualmente existen varias compañías comerciales que incorporan la capnografía volumétrica en
sus modelos.
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APUNTES
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19
Monitoría de la presión esofágica y
trabajo respiratorio
Guillermo Ortiz R.
Lapresiónesofágicaylaenfermedad
pulmonar obstructiva
El principal objetivo de la ventilación mecánica es contribuir al restablecimiento del intercambio gaseoso y
reducir el trabajo respiratorio (TR) brindando ayuda a
la actividad de los músculos respiratorios. Es esencial
conocer los determinantes del TR para emplear eficazmente la ventilación mecánica, y así también para evaluar si el paciente está listo para la liberación. La contracción activa de los músculos respiratorios hace que
el compartimiento torácico se expanda, lo cual induce
una reducción de la presión pleural (Ppl). Esta presión
negativa generada por la bomba respiratoria normalmente produce expansión pulmonar y reducción de la
presión alveolar, lo que hace que el aire ingrese a los
pulmones. Dicha presión puede generarse de tres maneras: por acción exclusiva del ventilador, como presión positiva en la vía aérea durante la insuflación pasiva y la ventilación mecánica controlada; por acción
exclusiva de los músculos respiratorios del paciente
durante la respiración espontánea no asistida; o por
combinación de las anteriores, como sucede en la ventilación mecánica asistida. A fin de que la ventilación
con presión positiva reduzca el TR, es necesario que
haya una interacción sincrónica y armoniosa entre el
ventilador y los músculos respiratorios.
Lapresiónesofágicayeldiagramade
Campbell
La medición del TR es útil para calcular el gasto total
de energía efectuado por los músculos respiratorios.
En general, el trabajo desarrollado durante cada ciclo
respiratorio se expresa matemáticamente como TR= ⌠
Presión × Volumen, esto es, el área en un diagrama de
presión-volumen. La presión esofágica, que se mide
fácilmente, suele tomarse como un sustituto de la presión intratorácica (pleural). La relación dinámica en-
tre la presión pleural y el volumen pulmonar durante
la respiración se grafica en el diagrama de Campbell
(figura 1). Las oscilaciones de la presión esofágica
durante la inspiración son necesarias a fin de superar dos fuerzas: las fuerzas elásticas del parénquima
pulmonar y de la pared torácica, y las fuerzas de resistencia generadas por el movimiento del gas en las vías
aéreas. Se pueden calcular estos componentes (elástico y de resistencia) comparando la diferencia entre la
presión esofágica durante el esfuerzo respiratorio del
paciente y la presión en condiciones pasivas, representada por la curva estática de volumen-presión de
la pared torácica relajada. Esta curva de volumen-presión en estado pasivo es un componente crucial del
diagrama de Campbell. Se calcula a partir de los valores de presión esofágica obtenidos sobre el volumen
pulmonar cuando las vías aéreas se encuentran cerradas y los músculos están completamente relajados.
Desafortunadamente, en vista de que esto es difícil de
hacer (porque requiere insuflación pasiva y frecuentemente parálisis muscular), suele emplearse un valor
teórico para la pendiente de esta curva. Sin embargo,
si la ventilación del paciente es pasiva y se pone un
balón esofágico, puede obtenerse el valor verdadero
de la relación volumen-presión de la pared torácica
durante la ventilación corriente pasiva. Esta relación
presión-volumen en condiciones pasivas puede emplearse como valor de referencia para subsiguientes
cálculos cuando el paciente desarrolla esfuerzos inspiratorios espontáneos.
Normalmente el TR se expresa en julios. Un julio
es la energía necesaria para mover 1 l de gas a través
de un gradiente de presión de 10 cmH2O. El trabajo
por litro de ventilación (J/l) es el trabajo por ciclo dividido por el volumen corriente (expresado en litros).
En individuos sanos el valor normal es de aproximadamente 0.35 J/l. Finalmente, el TR puede expresarse
en trabajo por unidad de tiempo, multiplicando julios
por ciclo por la frecuencia respiratoria (expresada en
respiraciones por minuto) a fin de obtener la potencia
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 1 Diagrama de Campbell. Trabajo respiratorio medido por la presión esofágica: trabajo friccional y trabajo elastico, trabajo relacionado con
actividad muscular y Pared torácica: esta línea (la elasticidad de la pared pulmonar) representa la presión pleural (esofágica) obtenida cuando los
músculos están totalmente relajados y el volumen pulmonar supera la capacidad residual funcional, medida en condiciones estáticas.
de la respiración (julios/minuto). En individuos sanos
el valor normal es de aproximadamente 2.4 J/min. Tal
como lo ilustra el diagrama de Campbell, hay otros
dos fenómenos que afectan el TR: la PEEP intrínseca
(presión positiva de fin de espiración, o PEEPi) y la
espiración activa.
La PEEPi y la espiración activa
La presión que distiende los pulmones se llama presión traspulmonar (Pt), y puede estimarse como la
diferencia entre la presión en las vías aéreas (Pva) y
la presión esofágica (pleural). Al final de una espiración normal, las presiones en los alvéolos y en las
vías aéreas son de cero con relación a la atmósfera,
y la presión esofágica es negativa. Esto refleja la presión traspulmonar restante (alrededor de 5 cmH2O en
condiciones normales). Sin embargo, en presencia de
PEEPi, la presión alveolar permanece positiva durante toda la espiración, bien sea por colapso dinámico
226
de las vías aéreas o por un inadecuado tiempo de exhalación. Esto implica que existe algún grado de hiperinsuflación dinámica (el volumen pulmonar al final
de la espiración es más alto que la capacidad residual
funcional pasiva). Es importante tener en cuenta que,
a fin de que el volumen pulmonar aumente más en
un paciente con PEEPi, los músculos inspiratorios se
contraen en una magnitud igual a la PEEPi antes que
haya cualquier desplazamiento de volumen.
La PEEPi puede estar bastante elevada en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica
(EPOC) y puede representar una gran proporción del
TR total. El valor de la PEEPi se mide como la caída en
la presión esofágica que ocurre durante la espiración
cuando los músculos inspiratorios comienzan a contraerse, hasta que el flujo llega a cero (figura 2).
En el caso de los esfuerzos respiratorios ineficaces,
es decir, de contracción muscular sin desplazamiento de volumen, el TR no puede medirse a partir del
diagrama de Campbell, puesto que este cálculo se basa
19 / Monitoría de la presión esofágica y trabajo respiratorio
Figura 2. Trabajo respiratorio relacionado con la PEEP intrínseca.
en el desplazamiento de volumen. En esta situación,
la medición del producto presión-tiempo (PPT) puede
reflejar más precisamente el gasto energético de estos
músculos. El PPT es el producto de la presión desarrollada por los músculos respiratorios multiplicada
por el tiempo de la contracción muscular, y se expresa
en cmH2O por segundo. La presión importante es de
nuevo la diferencia entre la presión esofágica medida
y la curva de relajación estática de la pared torácica.
Normalmente la espiración ocurre de manera pasiva. Sin embargo, es común la coexistencia de PEEPi
y espiración activa, especialmente en pacientes con
EPOC. Durante la espiración activa se observan oscilaciones espiratorias positivas en la presión gástrica
como consecuencia del reclutamiento de músculos
abdominales. Cuando el paciente comienza a contraer
los músculos inspiratorios, los músculos espiratorios
comienzan también a relajarse. En consecuencia, la caída en la presión esofágica que se emplea para estimar
la PEEPi se debe también a la relajación de los músculos espiratorios. A fin de evitar la sobreestimación del
valor de la PEEPi, a la caída inicial de la presión esofágica debe entonces restarse la oscilación de la presión
abdominal resultante de la espiración activa.
Aspectos técnicos del cálculo del
TR
Hay otros dos cálculos que pueden obtenerse de las
mediciones de presión y volumen: el TR de la presión
en las vías aéreas y el TR de la presión traspulmonar.
El TR de las vías aéreas muestra la energía disipada
por el ventilador para insuflar en sistema respiratorio.
El TR de la presión traspulmonar muestra la energía
necesaria para insuflar el parénquima pulmonar y refleja las características mecánicas del tejido pulmonar.
La limitación de estas dos mediciones es que pasan
por alto la cantidad de TR efectuada por los músculos
respiratorios del paciente.
Los instrumentos más importantes que se emplean
para medir el TR son un sistema de catéter y balón
gastroesofágico de doble luz hecho de polietileno y un
neumotacógrafo. El catéter tiene un balón esofágico y
gástrico, el cual generalmente se llena con 0.5 y 1 ml
de aire a fin de medir las presiones esofágica y gástrica, respectivamente. La posición correcta del balón
esofágico se evalúa mediante una prueba de oclusión:
cuando las vías aéreas se cierran al final de la espira-
227
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
ción y ocurre una inspiración activa, hay una caída en
la presión esofágica. En este caso no hay cambios en el
volumen pulmonar y la reducción de la presión esofágica es igual a la reducción de la presión en las vías
aéreas (porque en ausencia de un desplazamiento de
volumen la presión traspulmonar tiene que ser nula).
El sistema catéter-balón debe ponerse de tal manera
que se obtenga una razón entre las variaciones de la
presión en las vías aéreas y de la presión esofágica lo
más cercana posible a 1. Asimismo debe verificarse la
correcta posición del balón gástrico.
Limitaciones
El cálculo del TR tiene varias limitaciones. La primera
es que se requiere la inserción de un sistema de catéter gastroesofágico de doble balón. La segunda es la
validez del valor de la presión esofágica. Puesto que
la presión pleural está sometida a la influencia de la
gravedad, puede cambiar a causa del peso del contenido torácico y de la postura. En la posición supina, la
presión esofágica de fin de espiración generalmente
es positiva por efecto del peso del corazón y del mediastino sobre el esófago. Sin embargo, la amplitud de
los cambios de la presión esofágica generalmente no
se afecta. La tercera limitación es que generalmente se
emplea el valor teórico de la elasticidad de la pared
pulmonar en lugar de un valor medido verdadero.
Más aún, si los niveles de ventilación son altos puede
ocurrir deformación de la pared torácica. Finalmente,
es difícil determinar el nivel de TR óptimo para cada
paciente basándose en razones clínicas.
Desde el punto de vista de la investigación clínica, la medición del TR es sumamente útil en el campo
de la ventilación mecánica en el paciente con EPOC.
Ha contribuido a importantes progresos en el tratamiento de los pacientes, ya que permite optimizar y
entender los efectos de parámetros ventilatorios tales como activación, PEEP externa, flujo inspiratorio
pico, etc. También se ha empleado el TR para evaluar
los efectos fisiológicos de agentes tales como el helio
y los broncodilatadores. Los estudios sobre el TR nos
han dado una mejor comprensión de la fisiopatología
de la falla del proceso de liberación de la ventilación
mecánica, así como también también ha contribuido
a los progresos en el campo de la ventilación mecánica no invasiva. Sin embargo, en la práctica clínica
deben reservarse las mediciones del TR para aquellos
casos en que la evaluación de este parámetro pueda
aportar una mejor comprensión de la capacidad del
paciente para respirar y de las interacciones pacienteventilador.
228
Las presiones esofágicas en la falla
respiratoria aguda (SDRA)
A pesar de los avances terapéuticos recientes, la tasa
de mortalidad del síndrome de dificultad respiratoria
aguda (SDRA) sigue siendo alta. Aunque la ventilación mecánica puede salvarles la vida a los pacientes
afectados, el uso inadecuado del ventilador puede
causar daño pulmonar por cuenta propia. El daño
pulmonar asociado al ventilador involucra diversos
mecanismos demostrados en modelos animales, entre los que se cuentan la sobredistensión y el colapso
pulmonar cíclicos. El daño por sobredistensión resulta de una excesiva tensión al final de la insuflación,
presumiblemente debida a una presión traspulmonar
alta. Por su parte, el “atelectrauma” es un daño inducido por la apertura y cierre repetido de las unidades
alveolares, y puede reflejar una insuficiente presión
traspulmonar al final de la espiración. Mientras que la
sobredistensión se puede evitar mediante el empleo
de volúmenes corrientes bajos, los cuales limitan la
presión de fin de inspiración, el atelectrauma puede
limitarse mediante niveles suficientes de presión positiva de fin de espiración (PEEP).
El daño pulmonar inducido por ventilador parece
depender de la presión traspulmonar (Pt), que es la
presión de la vía aérea (Pva) menos la presión pleural
(Ppl). Aunque las recomendaciones actuales para el
manejo del SDRA especifican los límites de la presión
que ha de aplicarse a la totalidad del sistema respiratorio, este enfoque podría llevar a serios errores si la Ppl
variara sustancialmente entre paciente y paciente.
Es posible que los resultados discrepantes entre
diversos estudios clínicos sobre estrategias de ventilación en SDRA se deban en parte a la falta de caracterización de las variaciones en la Ppl. Por ejemplo,
mientras que un estudio aleatorio a gran escala demostró que la ventilación con volumen corriente bajo
conllevaba beneficios en términos de supervivencia,
los resultados de otros estudios han sido equívocos.
En algunos pacientes con Ppl alta, es posible que la
conjunción entre la ventilación con volumen corriente
bajo y niveles inadecuados de PEEP ocasione colapso
alveolar cíclico de fin de espiración. En estos casos,
el atelectrauma resultante puede anular los beneficios
del volumen corriente limitado. De modo semejante,
se ha mostrado que niveles de PEEP más altos protegen el pulmón en modelos animales de SDRA, pero
en las investigaciones clínicas no se han demostrado
beneficios consistentes. Esto puede indicar que no se
haya tenido en cuenta la Ppl, y que por ende la aplicación de PEEP haya sido insuficiente o excesiva en al-
19 / Monitoría de la presión esofágica y trabajo respiratorio
gunos pacientes, o también que se haya malinterpretado una elevada presión meseta en la vía aérea como
indicador de sobredistensión pulmonar.
Algunos autores han argumentado que el empleo
de la presión esofágica como estimación de la presión
pleural en pacientes sometidos a ventilación mecánica
en posición supina tiene muchos problemas. Se cree
que en dicha postura el peso del corazón influye sobre
la presión esofágica, lo cual hace que se sobreestime la
presión en el espacio pleural a volúmenes pulmonares
bajos. Por añadidura, los pulmones lesionados por un
daño alveolar difuso pueden presentar aumento de
su densidad y características mecánicas no uniformes,
todo lo cual aumenta los gradientes gravitacionales y
espaciales en la presión pleural. Por otra parte, se cree
que el valor absoluto de la presión esofágica en presencia de volúmenes pulmonares altos subestima la presión real medida directamente en el espacio pleural .
Recientemente aparecieron publicados los datos
del estudio ALVEOLI, los cuales no demostraron que
los niveles moderadamente elevados de PEEP ofrecieran beneficios significativos a los pacientes con daño
pulmonar agudo y SDRA, pese a que hay convincentes datos experimentales y clínicos que muestran que
una PEEP más alta tiene efectos protectores. Una de
las posibles explicaciones es que la PEEP se haya aplicado uniformemente, sin tomar en consideración la
presión pleural de cada paciente. El ajuste del volumen corriente y la PEEP a fin de limitar la Pt estimada
de cada paciente (por ejemplo entre 0 y 30 cm H2O)
podría evitar la sobredistensión de los pulmones de
algunos pacientes o la hipoventilación de otros, lo
cual causaría hipercapnia y disnea y aumentaría los
requerimientos de sedación.
Muchos investigadores han propuesto técnicas para
ajustar los parámetros de ventilación mecánica basándose en otras determinaciones anatómicas o fisiológicas. En este contexto, se han utilizado curvas cuasiestáticas de presión-volumen basadas en la presión en
la vía aérea a fin de permitir el ajuste de la PEEP de tal
manera que se impida el colapso al final de la exhalación (por debajo del punto de inflexión inferior) y de
limitar la hiperinsuflación. Sin embargo, dichas técnicas no permiten diferenciar el impacto mecánico de la
pared torácica del del pulmón. Se ha recomendado el
empleo de la curva temporal de presión en la vía aérea
para calcular el “índice de tensión” del pulmón, pero
no ha sido sometido a prueba sistemática en seres humanos. Otros investigadores han estimado los volúmenes pulmonares regionales mediante tomografía
computada o tomografía de impedancia eléctrica, a fin
de maximizar el reclutamiento pulmonar y minimizar
el daño pulmonar. Sin embargo, estas técnicas para
estimar la insuflación pulmonar son costosas, requie-
ren tiempo y deben validarse más antes de poderlas
adoptar a un uso clínico generalizado. La manometría
esofágica es una técnica más sencilla y potencialmente
útil que merece mayor investigación en los estudios
clínicos sobre el SDRA.
Finalmente, un estudio clínico aleatorio podría preguntar si la manometría esofágica ofrece suficientes
beneficios como para justificar su empleo en la unidad de cuidado intensivo. La medición de la presión
esofágica y la titulación de la ventilación basada en
dicha medición exigen aproximadamente media hora
de esfuerzo de parte de dos o tres investigadores. Se
ha demostrado que otras intervenciones tempranas e
intensivas en tiempo y recursos, tales como el cateterismo cardiaco en el infarto agudo del miocardio o
la terapia temprana guiada por objetivos en la sepsis,
conllevan beneficios significativos. Se ha demostrado
mediante estudios adelantados previamente que, en
casos de SDRA, el manejo cuidadoso de la ventilación
mecánica reduce la mortalidad de manera significativa. Pensamos que la intervención adicional que exige
la medición de la presión esofágica merece investigaciones ulteriores, ya que ella puede aportar significativos beneficios clínicos.
Lecturas recomendadas
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231
APUNTES
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20
Utilidad clínica de la calorimetría
indirecta en el paciente crítico
Juan Carlos Díaz Cortés, MD
Introducción
La palabra calorimetría hasta hace unos años nos hacía
imaginar aparatosas máquinas y complejos procedimientos para obtener la medida exacta de los productos
de la respiración, ya fuese en el campo de la fisiología
respiratoria, de la hemodinamia o de la nutrición. En la
actualidad, los avances tecnológicos permiten integrar
de manera amigable esta medición en forma continua
con diversos procesos clínicos y de laboratorio.
dades y equivale a 1 Newton por metro. Otra medida
es el kilovatio-hora (kwh), pero esta es una unidad
muy grande: 1000 kcal equivalen a 1,16 kwh. Se pueden entender las calorías con un ejemplo cotidiano:
cuando una persona de 60 kg salta 5 cm utiliza una
energía de 30 J, es decir 7,2 cal; y si lo repite 20 veces,
habrá utilizado 140 cal, el equivalente a una caminata
de 20 minutos. En este capítulo, sin embargo, el GE se
va a medir en términos de kilocalorías en el contexto
del paciente en ventilación mecánica.
Definición
Historia
La calorimetría es la medida del intercambio de gases
respiratorios a nivel pulmonar que, a su vez, permite
la medida continua y no invasiva del consumo de oxígeno (VO2), de la producción de dióxido de carbono
(VCO2), del cálculo del cociente respiratorio (CR) o
respiratory quotient (RQ) y del gasto de energía (GE) o
energy expenditure (EE) (1).
Etimológicamente es la medición del calor, de la
energía que se transfiere durante una reacción, en este
caso la reacción es la respiración, no simplemente a
nivel pulmonar sino la combustión que ocurre a nivel
celular, mitocondrial.
Para medirla directamente en los materiales se necesita un calorímetro, pero en los sistemas vivos se
puede medir con el método indirecto, mediante el
VO2, el VCO2 y el nitrógeno ureico (NU).
Las bases del metabolismo energético fueron establecidas por Lavoisier, Priestley y Back hace 200 años. Demostraron que la combustión y el metabolismo son procesos
que consumen oxígeno y producen calor. Estas observaciones estimularon la investigación sobre las interacciones de los alimentos, la actividad física y la temperatura
con la producción de calor. Se desarrollaron diferentes
técnicas calorimétricas con este propósito hasta determinar el contenido energético de los alimentos y estudiar
los requerimientos de energía en poblaciones (2).
A comienzos del siglo XX, Benedict y Atwater demostraron que la producción de calor en humanos
puede ser determinada indirectamente midiendo el
intercambio de gases respiratorios y calculando la
producción de calor correspondiente con el contenido
energético de los nutrientes. La ecuación de HarrisBenedict desde entonces ha sido modificada (3, 4)
(Tabla 1) y se ha utilizado para predecir el gasto calórico de un individuo sano y bien alimentado, pero
ha demostrado ser poco fiable en desnutridos y en el
paciente crítico, por lo que se han aplicado factores
de corrección en diversas condiciones clínicas para
compensar la estimación inexacta; sin embargo, estos
valores han sido aproximaciones y se han basado en
individuos sanos, pero no en pacientes críticos.
Unidades de medida
En este caso, la energía se mide específicamente en
calorías (cal), que es la cantidad necesaria para que
un gramo de agua eleve su temperatura de 14,5 a 15,5
grados centígrados a 1 atmósfera de presión. Una caloría equivale a 4,184 joules (J). El joule o julio es la
unidad de energía en el Sistema Internacional de Uni-
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Tabla 1. Fórmulas de Harris-Benedict
Original de 1918
• Hombres: TMB = 66,473 + (13,751
x peso en kg) + (5,003 x altura en
cm) - (6,755 x edad en años)
• Mujeres: TMB = 655,096 + (9,563
x peso en kg) + (1,845 x altura en
cm) - (4,676 x edad en años)
Revisada por
Mifflin y St. Jeor
en 1990
• Hombres: TMB = (10 x peso en kg)
+ (6,25 × altura en cm) - (5 × edad
en años) + 5
• Mujeres: TMB = (10 x peso en kg)
+ (6,25 × altura en cm) - (5 × edad
en años) - 161
TMB: tasa metabólica basal.
Los trabajos siguientes de Lusk en los años 80 y DuBois en los 90 hicieron de la medición del GE un examen
rutinario. La TMB fue la prueba estándar para el diagnóstico y seguimiento de la función tiroidea, pero luego
el uso de la calorimetría indirecta fue reemplazada por
pruebas más específicas mientas que al mismo tiempo
disminuyó el interés en el GE en otras condiciones.
Varios factores han llevado de nuevo al reciente interés en la medición del intercambio gaseoso. Desde los
estudios de Cuthbertson en 1930, el trauma, la cirugía y
la infección han demostrado que incrementan el GE; y
en los 60 y 70, Kinney encontró la asociación entre este
incremento y la pérdida de peso y morbilidad postrauma. Se difundió el uso de la nutrición parenteral total
(NPT) para la prevención y tratamiento de la pérdida
de peso y deterioro nutricional relacionados con la lesión y la infección, lo que hizo necesario métodos más
fáciles y aplicables para medir el GE (2).
El desarrollo del cuidado intensivo moderno y los
sistemas de soporte vital avanzado, especialmente la
ventilación mecánica, han estimulado el interés en la
medición del intercambio gaseoso para el análisis de
la ventilación y el transporte de oxígeno en los pacientes críticos, pero la principal razón para que estas
mediciones no hayan hecho parte del cuidado intensivo rutinario había sido la falta de equipo adecuado.
Algunos de los monitores metabólicos iniciales eran
grandes y engorrosos, medían los gases espirados recogidos en una cámara mezcladora grande y requerían diferentes tiempos de estabilización después de
cada cambio en la fracción inspirada de oxígeno (FiO2)
para lograr datos precisos.
Con el desarrollo de los nuevos módulos metabólicos
y analizadores de gases que se incorporan en el sistema
de monitorización (E-CAiOVX, E-COVX y E-sCOV)
ya no es necesario recoger los gases en una cámara de
muestras. La nueva tecnología utiliza una integración
matemática del muestreo continuo de gas (Figura 1 y 2).
236
Figura 1. Módulo E-COVX.
Figura 2. Módulo E-sCOV.
Los equipos modernos para calorimetría indirecta están mejorando el entendimiento de los requerimientos nutricionales y la respuesta a la nutrición y a diversos estados patológicos, mientras que la medición
del intercambio gaseoso en el paciente crítico con insuficiencia respiratoria e inestabilidad hemodinámica
20 / Utilidad clínica de la calorimetría indirecta en el paciente crítico
abre una nueva visión de la fisiopatología y manejo
en cuidado intensivo, ya que ahora se dispone de la
tecnología para su medición precisa y más fácil, pero
la precisión y reproducibilidad de los resultados dependen del entendimiento de los principios básicos
de estas mediciones (5).
Medición del intercambio de
gases
La calorimetría indirecta está disponible ahora en módulos que se integran a los monitores de los gases de
las vías respiratorias y de la mecánica pulmonar. El
sensor de flujo D-lite™ (Figura 3) y el muestreador
de gases están situados en las vías respiratorias del
paciente y la medida del flujo se basa en la reducción
de la presión a través de un restrictor del flujo turbulento de propiedades especiales. Dentro del módulo
de gases, se usa un sensor paramagnético que mide
la curva de oxígeno (O2) y un banco infrarrojo para la
curva de dióxido de carbono (CO2). Ambas medidas
se basan en el principio del muestreo (6).
significante (menos de 10 ms), ya que la diferencia de
presión se propaga al módulo a través de los tubos
de espirometría con la velocidad del sonido. En contraste, se tarda alrededor de 1,5 segundos en que la
muestra de gases viaje a través del tubo de muestreo
al módulo en el que se miden primero las concentraciones de O2 y luego las de CO2.
Figura 4. Sensor D-lite entre el filtro y la pieza en Y.
-45°
Figura 5. Inclinación del D-lite.
Figura 3. Sensor de flujo D-lite.
La medida del intercambio de gases pulmonares
respiración a respiración es muy laboriosa técnicamente y requiere una compensación sofisticada y algoritmos de procesamiento de datos para conseguir la
exactitud necesaria en la práctica clínica. Cuando se
usen filtros en la proximidad del tubo endotraqueal,
el sensor D-lite debe quedar entre el filtro y la pieza
en “Y” del circuito y en un ángulo de 20 a 45 grados
para prevenir que la condensación del vapor de agua
ingrese al sensor y sus líneas (Figura 4 y 5).
Debido al principio de muestreo, las determinaciones de las concentraciones y el flujo de gases no son
simultáneos. Cuando una muestra de gas pasa por el
D-lite, la señal de flujo se registra con un retraso in-
El retraso en el tiempo de transporte no es constante,
debe compensarse para las fluctuaciones en el flujo de la
muestra, las variaciones en la presión en el D-lite y los
cambios de la concentración de gases. Además, los tiempos de aumento finito de los sensores de O2 y CO2 tienen
que compensarse usando un algoritmo de descircunvolución. Después de la reconstrucción de las formas de
onda originales de las concentraciones de gases y cambiar las curvas para acoplarse a la señal del flujo, los cálculos finales se basan en la operación de integración matemática del producto del flujo y la señal de cada gas (6).
El CR se calcula a partir del VCO2 y VO2 una vez
cada minuto y se actualiza en la pantalla también
cada minuto.
CR = VCO2/VO2
El GE no puede medirse directamente, pero se calcula
a partir del VCO2, VO2 y el NU una vez por minuto.
GE = 5,5*VO2+1,7*VCO2-2*NU
237
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Información obtenida
•
El GE del paciente puede ser determinado a partir de
las medidas del intercambio gaseoso en la ecuación
de Weir:
•
REE = [VO2 (3,941) + VCO2 (1,106)] x 1440 min/día
•
La información recogida por calorimetría indirecta no
solo determina el gasto energético en reposo (REE)
como una guía del soporte nutricional adecuado, sino
que también permite al clínico ir adaptando el soporte
nutricional hasta satisfacer las necesidades nutricionales del paciente.
Además de la información nutricional, pueden ser
evaluados la relación entre el aporte de oxígeno (DO2)
y el VO2, al igual que el costo de la respiración. Estos
pueden ser usados como una guía para el destete.
Consideraciones para la
monitorización
A pesar de todos los avances en las mediciones metabólicas, varios factores clínicos y fisiológicos pueden
influir en la exactitud de las mediciones de intercambio gaseoso. Las directrices a ser consideradas son las
siguientes (7):
• Debe haber una condición de estado estable para
asegurar que la medición del intercambio de gases es equivalente al intercambio de gases de los
tejidos. Un estado estable o de equilibrio se puede
definir como un período después de que el paciente se ha estabilizado de cualquier cambio y no va
a experimentar nuevos cambios en su manejo que
puedan afectar el intercambio de gases o aumentar el metabolismo. El paciente debe estar inmóvil,
con frecuencia respiratoria y volumen constantes.
• Debido a que se utiliza la transformación Haldane en los cálculos del VO2, la monitorización debe
limitarse a pacientes con menos del 0,85 de FiO2 y
garantizar una entrega estable de ese FiO2.
• Si hay escape del tubo endotraqueal o de las conexiones del circuito o hay tubos de tórax, los valores obtenidos pueden ser falsos.
• Los monitores metabólicos requieren calibraciones de rutina para garantizar su precisión.
También se debe tener en cuenta lo siguiente:
• La medición del intercambio de gases no funciona
con fugas del tubo endotraqueal o en la vía aérea.
• La medición del intercambio gaseoso no es fiable
cuando se administra óxido de nitrógeno (N2O).
• No se pueden medir adecuadamente los valores
de VO2/VCO2 con FiO2 >0,85.
238
•
•
Los resultados son válidos solo cuando la frecuencia respiratoria es <35.
La administración cambiante de la mezcla de O2
puede ocasionar lecturas erróneas.
Se debe desconectar el D-lite durante la nebulización de medicamentos.
Para no perder la presión positiva ni la presión
positiva al final de la espiración (PEEP) durante
la nebulización, se puede desconectar la línea de
toma de la muestra y taparla.
Si el CR se encuentra fuera del rango fisiológico
(<0,6 o >1,3), el monitor no almacena el GE ni los
valores de CR en las tendencias, ni los usa para
promediar los valores calculados.
Monitorización metabólica con
los módulos E-CAiOVX, E-COVX
y E-sCOV
Al utilizar cualquier monitor metabólico, además de
tener en cuenta las directrices anteriores para asegurar el estado estable, hay algunas consideraciones
prácticas que también deben considerarse (7):
• Las líneas de muestreo tienen longitudes y diámetros
específicos para la medición precisa del flujo y los gases. Se recomienda una línea de muestreo de 2 metros y deben evitarse las acodaduras de estas líneas.
• La calibración debe hacerse mínimo cada 6 meses
con el gas de calibración correcto; deben hacerse
autocalibraciones diarias sin la presencia de N2O
ni de otros agentes anestésicos.
• El sensor de muestreo debe estar en la posición
correcta en del circuito. Cuando se use un intercambiador de calor y humedad (HME) o un HME
con filtro (HMEF), este debe ser colocado entre el
sensor D-lite y el paciente. En pacientes pediátricos, con volúmenes corrientes pequeños (15 a 300
mL), debe usarse el Pedi-liteTM.
• El ventilador: El uso de flujo continuo (flow-by)
puede ocasionar mediciones incorrectas del volumen. Los altos niveles de PEEP o de presiones
inspiratorias también pueden influir en los analizadores de gas. La ventilación de alta frecuencia
(HFV) y el BILEVEL no permiten un tiempo adecuado para un muestreo preciso.
Medición del intercambio
gaseoso
La medición del intercambio de gases es una importante herramienta clínica para el diagnóstico y la toma
decisiones terapéuticas. Las aplicaciones clínicas van
desde la evaluación de las necesidades energéticas y
la respuesta a la nutrición hasta el análisis de la ven-
20 / Utilidad clínica de la calorimetría indirecta en el paciente crítico
tilación y el transporte de oxígeno en pacientes en estado crítico. Permite una medida sencilla, continua y
sin mantenimiento del intercambio de gases, además
de un inicio rápido sin calibraciones previas y entra en
funcionamiento inmediatamente cuando se necesita.
Muestra continuamente los valores reales y la historia
de las tendencias permite la observación de los cambios en la situación metabólica del paciente.
Parámetros medidos
La medición del intercambio gaseoso en los módulos
E-CAiOVX, E-COVX y E-sCOV se basa en los gases de
la vía aérea y las medidas de la espirometría. Los parámetros de medición del intercambio gaseoso son (5):
• VO2
• VCO2
• CR
• GE
Para obtener el VO2 de un paciente, el módulo mide
la cantidad de oxígeno que es inhalado y resta la cantidad de exhalado del mismo. Respectivamente, el
módulo mide la VCO2, restando la cantidad de CO2
inhalada de la cantidad exhalada. Estas cantidades
pueden obtenerse multiplicando el volumen medido
por la concentración del gas correspondiente. El GE
y el CR se calculan sobre la base con el VO2 y VCO2.
Aplicaciones clínicas
Mediante el seguimiento de los cambios metabólicos
del paciente, el hipermetabolismo provocado por lesiones o la sepsis se detecta con facilidad (7).
• Evaluación nutricional: las medidas del GE y el
CR ayudan a evitar la infra o la sobrealimentación.
• Guía para intervenciones terapéuticas: ayuda a
definir el DO2 adecuado y orienta sobre los ajustes
necesarios de los parámetros ventilatorios.
• Destete o retiro de la ventilación mecánica: el cambio en el VO2 en los procesos de retirada indica el
cambio en el trabajo respiratorio. Además, se puede optimizar el aporte calórico durante el destete
que puede modificar el éxito de la extubación.
Nutrición
La malnutrición es un problema frecuente en el paciente crítico y está asociada con reducción en la fuerza de los músculos respiratorios. Esto puede llevar a
dependencia ventilatoria prolongada, incrementa el
riesgo de infección y la morbimortalidad.
La sobrealimentación puede ocasionar complicaciones metabólicas, hepáticas y cardiopulmonares,
que incluyen hipercapnia y aumento en los requeri-
mientos de volumen minuto, lo cual puede reducir el
éxito del destete (8).
Como el CR es la relación entre VCO2/VO2, se puede determinar qué fuentes de energía se están empleando. La subalimentación, que se traduce en el uso
de las reservas de grasa endógena, produce una disminución en el CR. La sobrealimentación promueve la
lipogénesis, que puede causar un aumento en el CR.
La distinción entre la oxidación de proteínas y las
contribuciones relativas de la grasa y los hidratos de
carbono también se puede determinar mediante la excreción urinaria de urea. Optimizar el estado nutricional de un paciente antes de un intento de destete, que
incluye la modificación de la composición y cantidad
de la nutrición de acuerdo con las necesidades del paciente, puede contribuir al éxito.
La European Society for Clinical Nutrition and
Metabolism (ESPEN) y la Canadian Nutrition Society (CNS) no hacen una recomendación explícita para
todos los pacientes; sin embargo, sugieren que en pacientes críticos, “ante la ausencia de calorimetría indirecta, dar 25 kcal/kg/día”. La American Society for
Parenteral and Enteral Nutrition (ASPEN) hace una
recomendación explícita para su uso en condiciones
exigentes y en disfunción hepática con una recomendación más débil en pacientes obesos. Finalmente, la
American Association for Respiratory Care (AARC)
recomienda su uso en “todo paciente crítico”, soportado en el adecuado balance calórico, su utilidad en la
predicción del retiro de la ventilación mecánica y la
medición de la relación DO2 y VO2 (9).
En un estudio prospectivo de cohortes con 243 pacientes críticos con ventilación mecánica, en quienes
se implementó la estrategia de nutrición y aporte proteico guiados por calorimetría indirecta, se observó
una significativa disminución en la mortalidad en las
mujeres en quienes se alcanzaron tales metas nutricionales: hazard ratio (HR) de 0,199 para mortalidad
en la unidad de cuidados intensivos (UCI) (intervalo
de confianza -IC-: 0,048-0,831; p = 0,027), HR de 0,079
para mortalidad a 28 días (IC: 0,013-0,467; p = 0,005)
y un HR de 0,328 para mortalidad hospitalaria (IC:
0,113-0,952; p = 0,04) (10).
En el estudio TICACOS (tight calorie control study),
un ensayo clínico aleatorizado sobre 130 pacientes
críticos ventilados, se comparó el uso de soporte nutricional definido por calorimetría indirecta frente a
25 kcal/kg/día. En los resultados se encontró mayores requerimientos en el primer grupo (2,086 ± 460
frente a 1,480 ± 356 kcal/día, p = 0,01) y mayor aporte proteico (76 ± 16 frente a 53 ± 16 g/día, p = 0,01),
con una menor mortalidad (análisis por protocolo, p
= 0,023, por intención de tratar; p = 0,058), aunque
con un aumento en el tiempo en ventilador y en la
UCI (11).
239
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Retiro o destete de la
ventilación
El proceso de destete es útil para incorporar la medición continua del VO2 y VCO2. A medida que estos valores están siendo monitorizados, se puede ir
disminuyendo el soporte ventilatorio mientras se va
vigilando el VO2 como un indicador del costo metabólico de la respiración (Figura 6) (8).
Figura 7. El VO2 disminuye rápidamente durante la hemorragia masiva. La medida del VO2 durante la cirugía puede usarse para calcular el
efecto de las intervenciones terapéuticas.
Sepsis, trauma, cirugía o
quemados
Figura 6. La producción de CO2 aumenta de 200 mL/min a más de 300
mL/min. Este aumento, relacionado con el comienzo agudo de la bacteriemia, fue la única causa del aumento en la demanda ventilatoria.
Cuando aumenta el volumen minuto durante la
monitorización, es esencial determinar la razón del
aumento agudo de la demanda ventilatoria. Por ejemplo, este aumento puede resultar de una VCO2 elevada o un aumento en la relación entre el espacio muerto y el volumen corriente (VD/VT). Saber la causa
subyacente puede conducir a intervenciones u otras
investigaciones, así como una mejor comprensión de
por qué el paciente es de destete difícil (Figura 7):
VE = VCO2 x 0,863 PaCO2 x (1 - VD/VT)
PaCO2: presión parcial de dióxido de carbono en la sangre arterial; VE: cantidad de aire espirado en un minuto.
Dos Santos comparó el gasto calórico durante el retiro de la ventilación con presión soporte (PS) frente
al tubo en T, medido tanto por calorimetría indirecta
como por Harris-Benedict, y encontró un valor mucho
más alto en los pacientes con tubo en T (1782 ± 375
kcal/día) frente a PS (1558 ± 304 kcal/día; p <0,001).
De otra parte, los valores predichos con la ecuación
estuvieron muy por debajo de los medidos, aun con la
aplicación de factores de corrección, subestimando los
verdaderos requerimientos (12).
240
En el paciente crítico, el estrés induce un estado hipermetabólico que se traduce en un aumento de la liberación de hormonas de estrés (adrenalina, cortisol,
glucagón, entre otras). El aumento de los niveles de
estas hormonas produce una elevación del GE y un
aumento del consumo de glucosa, lípidos y proteínas. La monitorización de los valores metabólicos y
los cambios que se producen luego de las intervenciones proporciona información adicional y una visión
más completa del estado fisiológico del paciente. No
solo se puede adaptar la nutrición sino que también
estos cambios agudos en el metabolismo del paciente
y la alteración del intercambio gaseoso pueden alertar
sobre otra serie de factores, tales como sepsis, fiebre,
lesión pulmonar aguda, entre otros (5).
En 1999, Uehara publicó los resultados de un pequeño estudio prospectivo observacional con 12 pacientes
con sepsis severa y 12 con trauma mayor, en quienes
midió el gasto calórico mediante calorimetría indirecta.
Como resultado, encontró un gran aumento en el GE
durante la segunda semana después del ingreso a la
UCI, que alcanzaba los 50-60 kcal/kg/día. Los valores
fueron significativamente mucho más altos al compararlos con los calculados: 3257 ± 370 kcal/día frente a
1927 ± 370 kcal/día, p <0,05, en los pacientes con sepsis; y 4123 ± 518 kcal/día frente a 2380 ± 422 kcal/día, p
<0,05, en los pacientes con trauma mayor (13).
Recientemente se publicó un estudio retrospectivo
de una cohorte de 1171 pacientes críticos entre 2003
y 2015, en el que se evalúa el desenlace relacionado
con el porcentaje de calorías administradas según el
gasto calórico basal (% Adcal/REE) medido por calorimetría indirecta y el aporte proteico. Se encontró
20 / Utilidad clínica de la calorimetría indirecta en el paciente crítico
de manera significativa una mayor mortalidad en los
pacientes sépticos, quirúrgicos y de trauma, con una
menor mortalidad cuando el % Adcal/REE se mantuvo entre 70%-100% (p <0,01) y se aumentaba el aporte de proteínas (p = 0,02). Tanto la subalimentación
como la sobrealimentación afectaron la sobrevida, y
el exceso de calorías se asoció con mayor estancia en
UCI y tiempo en el ventilador (14).
Resumen
Los monitores metabólicos desarrollados originalmente para evaluar los regímenes nutricionales, actualmente con su capacidad de tener valores instantáneos en
tiempo real al lado del paciente, se convierten en importantes herramientas diagnósticas: permiten medir si
determinado manejo ventilatorio es el adecuado. Con
la aparición de nuevos y variados modos ventilatorios,
la hipercapnia permisiva y la estrategia de protección
pulmonar, se abren más oportunidades para aplicar la
calorimetría indirecta en todo su potencial. No en vano,
en un documento de consenso mundial conformado
por Preiser, Van den Berghe y Jean-Louis Vincent, entre otros, se recomienda la estimación del gasto calórico
en pacientes críticos con estancia superior a 4 días mediante el uso de la calorimetría indirecta, ya que esta no
puede ser predicha por ecuaciones (15).
4.
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6.
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APUNTES
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Tomografía por impedancia eléctrica.
Una nueva técnica de monitoria
regional de la ventilación
Leopoldo Ferrer, David Rodríguez Lima
Introducción
En pacientes con síndrome de distrés respiratorio
agudo (SDRA), ocurre un colapso pulmonar predominantemente en las áreas dependientes del pulmón,
además de hiperinflación en áreas no dependientes,
especialmente cuando existe una gran área no ventilada (1). En resumen, el SDRA se caracteriza por una
marcada heterogeneidad en la distribución de la ventilación, con muchos alveolos tendientes al colapso y
un pequeño número de alveolos normales recibiendo un gran porcentaje del volumen corriente, lo que
tiende a producir sobredistensión de estas unidades
favoreciendo mayor lesión pulmonar. En este grupo
de pacientes la aplicación racional y cuidadosa de las
maniobras de reclutamiento, seguido por una cautelosa selección de PEEP, puede abrir las unidades alveolares cerradas, preveniendo su colapso espiratorio
sin sobredistenderlas unidades menos afectadas que
se encuentran ya abiertas (2).
Por ende, estas unidades que antes estaban colapsadas, al ser abiertas nuevamente, permiten mejorar
la distribución de la ventilación, ya que favorecen el
ingreso de mayor volumen corriente hacia ellas, disminuyendo la hiperinflación en las otras zonas y haciendo más homogénea la ventilación, entendiendo
en este contexto, la “homogenización de ventilación”
como un sinónimo de protección pulmonar (3).
Por esta razón el desarrollo de una herramienta
capaz de estimar la localización, cantidad de colapso alveolar y sobredistensión durante la titulación del
PEEP es de un valor incalculable (4).
Estrategias de ventilación basados en la información integrada del pulmón completo pueden fallar al
no evidenciar lo heterogéneo de la ventilación en las
diferentes áreas (dependientes y no dependientes),
Kunst et al, demostró que las curvas presión volumen
convencionales varían en distintas regiones pulmonares (5), por lo cual esta técnica para titulación de
PEEP puede no ser adecuada. Otros métodos como
tomografía axial computarizada (TC), son capaces de
detectar la distribución no homogénea del volumen
corriente en el pulmón; sin embargo, este método de
monitoria requiere traslado fuera de la unidad de cuidados intensivos de un paciente críticamente enfermo, lo cual puede ser bastante dispendioso y no muy
práctico (6).
La tomografía por impedancia eléctrica (TIE) es un
método no invasivo, libre de radiación que se puede
usar al lado del paciente para monitorizar la ventilación regional y distribución del volumen corriente.
Este capítulo revisara los conceptos básicos y la utilidad clínica de este método.
PrincipiosdefuncionamientodelaTIE
La TIE, es un método de obtención de imágenes relacionadas con la distribución de impedancias en el
interior de un objeto. Entendiendo la impedancia
como la oposición de un cuerpo al paso de la corriente
eléctrica alterna (7). Al aplicar esta variable a un tejido
biológico, hablamos de Bio-impedancia, diferentes tejidos biológicos tienen distintas resistencias al paso de
la corriente (tabla 1) (8).
Tabla 1. Resistividad tisular.
Tejido
Pulmón (espiración)
Pulmón (inspiración)
Sangre (Hematocrito 50%)
Grasa
Hueso
Resistividad (W)
12,5
25
1,4-1,7
10-50
160
Resistividad de diferentes tejidos (frecuencia de 50 KHz)
La TIE del pulmón mide de manera no invasiva los
cambios relativos de la impedancia del tejido durante cada respiración creando imágenes del patrón de
ventilación al lado del paciente, de esta manera se usa
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 1. Comparación de Tomografia computarizada (TAC) con TIE, donde podemos observar como las zonas que tienden a sobredistensión en la
TAC, se representan con un color blanco brillante en la TIE. Por otro lado, las zonas que se observan en la TAC como colapsadas, se representan en
la TIE en la gama de color azul oscuro a negro.
como una herramienta para vigilar la ventilación regional (8). Estos cambios son reflejados por cambios
en una gama de colores, que varía dependiendo de la
empresa productora del dispositivo. En la figura 1, se
usa un Pulmovista 500, y podemos observar la comparación de la tomografía computarizada con la TIE
en dos tipos opuesto de zonas de ventilación.
Para realizar medidas de bioimpedancia, un cinturón de diferentes tamaños, que contiene 16 electrodos
se coloca alrededor de la pared del tórax, de manera
adicional un electrodo se coloca en la parte central del
cuerpo, este electrodo asegura que todas las medidas
se referencien al mismo potencial eléctrico (figura 2).
Se aplica una corriente eléctrica alterna al primer
par de electrodos y mide las diferencias de potenciales entre los 13 pares de electrodos restantes. Basados
en la ley de Ohm, la impedancia eléctrica entre la corriente aplicada y medida en cada par de electrodos es
determinada por que se conoce la corriente aplicada
y se mide en voltaje. Después se aplica la corriente al
siguiente par de electrodos y se realizan otras 13 medidas de voltaje, una completa rotación crea 16 perfiles de voltaje en 13 posiciones diferentes, se obtienen
208 valores, conocidas como marco, que se usan para
reconstruir una imagen en TIE (figura 3) (9).
Figura 3. En la figura de la izquierda observamos cómo se va realizando el escaneo del pulmón para construir una imagen que resulta al final
de esa reconstrucción, figura de la derecha.
Figura 2. Muestra la adecuada colocación y ajuste del cinturón de 16
electrodos por encima de la apófisis xifoide.
246
Las diferencias de potencial dependen de las características tisulares del tórax, lo que determina la distribución de la conductividad. Los potenciales eléctricos
sobre la superficie del cuerpo permiten obtener dife-
21 / Tomografía por impedancia eléctrica. Una nueva técnica de monitoria regional de la ventilación
rentes tipos de imágenes en función del método de
medida y los algoritmos de reconstrucción (8).
La tomografía por impedancia puede ser absoluta
ó dinámica. En la tomografía por impedancia absoluta
se obtiene una distribución del verdadero valor de las
impedancias en el interior del cuerpo, un aumento del
contenido de agua extracelular, una alta concentración de electrolitos y un número elevado de uniones
celulares reducen la impedancia. La grasa, el hueso
y el aire actúan como elementos resistores, incrementando, así, la impedancia regional absoluta. Este tipo
de medición se aplica, fundamentalmente, en nutrición y en medicina del deporte. Por otro lado, en la tomografía por impedancia dinámica, tan sólo quedan
reflejadas las zonas que experimentan variaciones de
la impedancia con el tiempo, este tipo de TIE se usa
en el estudio del sistema respiratorio y circulatorio.
La medida del cambio de la impedancia relativa permite la comparación de dos condiciones fisiológicas
diferentes (por ejemplo, antes y después de cambiar
los parámetros del ventilador o el cambio entre inspiración y espiración). El cambio en la Bio-impedancia
torácica se ve influido fundamentalmente por dos
mecanismos cíclicos: la ventilación y la perfusión. El
incremento en la cantidad de aire durante la inspiración, junto con el incremento de volumen del pulmón
y el cambio de volumen de la caja torácica, conduce a
un aumento de la impedancia que es proporcional al
volumen de gas inspirado. Además, la perfusión pulmonar provoca cambios pequeños, del orden del 3%,
en la impedancia torácica entre sístole y diástole (10).
El pulmón tiene una resistencia al paso de corriente
alterna cinco veces mayor que los otros tejidos blandos intratorácicos. La resistencia cambia desde 5% en
una respiración tranquila hasta 300% (11) con una inspiración máxima, la impedancia de la pared torácica
permanece constante, permitiendo crear una imagen
de los cambios de la distribución de la impedancia,
para evaluar de una manera objetiva la ventilación.
Condicionesque se pueden observar
en la TIE
Con la ayuda de la TIE, en este caso representada por
el uso de un Pulmovista, podemos observar diferentes condiciones clínicas que pueden indudablemente
guiarnos en la terapia de la estrategia ventilatoria que
estamos utlizando (figuras 4, 5, 6, 7 y 8).
Estudios clínicos y experimentales
Frerichs et al (12), en 1998, publica un estudio experimental en el que uso TIE al monitorizar 5 cerdos en los
cuales induce SDRA en el pulmón izquierdo, la TIE
demostró una disminución de la impedancia en el pul-
món afectado y un aumento de la impedancia en el pulmón sano, lo cual indico reducción de la ventilación del
pulmón afectado y un aumento compensatorio del otro
pulmón. Se concluye que la TIE puede ser una herramienta útil para monitoria de la ventilación pulmonar
regional en la unidad de cuidados intensivos.
Figura 4. Representación esquemática de la distribución de la ventilación en pulmones sanos. Las áreas ventiladas adecuadamente se representan de un color azul y las áreas que tienden a una leve sobredistensión
pueden observarse como una zona pequeña ventral de blanco brillante.
Figura 5. Compara la distribución de la imagen de una TIE en pulmones de paciente sano vs paciente obeso. Observándose que la distribución no varía, pero el área de ventilación representada es mucho menor
en el paciente obeso.
Hinsz et al (13), en 2003, publica un estudio clínico,
en el cual monitorizo con TIE, 10 pacientes ventilados,
y demostró que al aumentar la PEEP, aumentaba la
impedancia pulmonar al final de la espiración y se
correlaciono con aumento del volumen pulmonar al
final de la espiración; este mismo grupo de investigación publica un estudio experimental posterior (14)
en el cual compara la TIE con tomografía por emisión
de fotones (SPECT), indujo en 12 cerdos SDRA con la
inyección de acido oleico intravenoso, luego comparo
la ventilación medida por SPECT con la inhalación de
tecnecio 99 marcando partículas de carbono vs TIE,
encontró que ambos métodos de medición son comparables en la monitorización en tiempo real de la distribución regional al lado del paciente.
247
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 6. Paciente en procedimiento quirúrgico bajo anestesia general con PEEP de cero. En la primera figura de la izquierda se observa tendencia
clara al colapso de las áreas dependientes, que se recuperan con la maniobra de reclutamiento (figura del centro) y se puede observar cómo se
mantiene esta apertura al programar un PEEP de 5 post-reclutamiento (figura de la derecha).
Figura 7. Paciente con diagnóstico de Neumonía Basal. En la figura de la izquierda se observa ausencia total de ventilación del lado derecho,
representado por el color negro y ausencia de color azul en ese lado. Después de maniobras de reclutamiento y titulación de PEEP, se alcanza un
PEEP de 18, observándose recuperación importante del pulmón derecho representado por el aumento de color azul del lado derecho y disminución
importante del color negro en esa zona (figura del centro). Más tarde se titula el PEEP a 20, observándose mayor recuperación de área de ventilación figura de la derecha).
Figura 8. En la figura de la izquierda se observa en el cuadrante basal
izquierdo predominio de color negro, representando perdida de aéreas
de ventilación. En la figura de la derecha se reconfirma por el TAC, que
el paciente tiene una efusión pleural en esa zona.
Frerichs et al (15), en 2003 publica un reporte de
caso, en el cual monitoriza un cerdo recién nacido, e
induce SDRA por lavado bronquioalveolar repetido,
y luego le administra surfactante, el autor monitoriza
248
al cerdo recién nacido con TIE, antes y después de la
administración del surfactante, logrando identificar
claramente los cambios en ventilación y distribución
del volumen corriente con la intervención.
Van Gendringen et al (16), en 2004, en un estudio
experimental, induce SDRA en 8 cerdos con lavado
bronquioalveolar, y los monitoriza con TIE, durante
ventilación controlada por presión y durante ventilación de alta frecuencia oscilatoria (VAFO), demostrando que durante VAFO existe un efecto de distribución
de la ventilación más homogéneo tanto en espiración
como en inspiración, en ventilación controlada por
presión durante inspiración no hubo distribución homogénea de la ventilación.
Victorino et al (17), en 2004, basado en la teoría del
desequilibrio de en la ventilación pulmonar regional,
con colapso en las zonas dependientes y sobredistensión en las zonas no dependientes se asocia con lesión
21 / Tomografía por impedancia eléctrica. Una nueva técnica de monitoria regional de la ventilación
pulmonar, comparo TIE vs tomografía computarizada, demostrando que la ventilación fue dependiente
de la gravedad en todos los pacientes y que la TIE es
una técnica reproducible y válida para medir la distribución de la ventilación.
Hinz et al (18), en 2005, valoro el efecto de aumentar
la PEEP en la distribución de la ventilación de pacientes con SDRA, incluyo 8 pacientes para el estudio, los
niveles de PEEP se incrementaron progresivamente,
y se evaluó la ventilación regional en distintas áreas
del tórax por TIE, las regiones fueron divididas en 4
grupos, zonas no ventiladas, mal ventiladas, moderadamente ventiladas y bien ventiladas, el incremento
de la PEEP, reduce las zonas no ventiladas y aumenta
las zonas bien ventiladas. El autor concluye que TIE es
un técnica válida para evaluar ventilación pulmonar.
Meier et al (19), en 2006, evaluó el uso de TIE en
6 cerdos llevados a cirugía laparoscópica, y demostró que después de provocar neumoperitoneo, la
distensibilidad pulmonar disminuye provocando
una alteración de la distribución de la ventilación,
lo que mejora al aumentar la PEEP. Adicionalmente,
se pueden detectar complicaciones intraoperatorias
permitiendo optimizar la ventilación en salas de cirugía. Teniendo en cuenta que puede haber bastante
interferenica con las corrientes eléctricas emitidas
por los electrobisturí, lo cual implica que para una
mejor medida debiera detenerse el uso de este para
obtener una imagen confiable.
Erlandsson et al (20), en 2006, monitorizó 15 pacientes con obesidad mórbida llevados a cirugía de bypass
gástrico con TIE, demostrando que por este método
se puede valorar rápidamente los volúmenes pulmonares, optimizando la PEEP a valores más altos que
los convencionales para mantener una capacidad residual funcional normal y minimizar el shunt.
Wrigge et al (21), en 2008, en un estudio experimental en cerdos, demostró que existe una correlación entre TIE con tomografía torácica, para valorar distribución de la ventilación regional, además las curvas de
impedancia parecen ser un buen índice de maniobras
de reclutamiento alveolar.
Steinamann et al (22), en 2008, monitorizo 40 pacientes llevados a cirugía que requirieron uso de tubos de
doble luz para establecer ventilación de pulmón único, y demostró que TIE permite evaluar la adecuada
posición el tubo orotraqueal valorando la distribución
de la ventilación; sin embargo, este método no permite ver la adecuada posición del balón del tubo orotraqueal por lo que no reemplaza la fibrobroncoscopia.
Costa et al (23), en 2009, reportaron algunos casos
en los que recolectó datos de anera simultánea por TIE
y por tomografía computarizada, buscando el PEEP
optimo (manteniendo colapso pulmonar menor al
10%), y encontró valores entre 17 y 19 cmH2O, con una
buena correlación en términos de cantidad y localización espacial con ambos métodos. El autor concluye
que TIE puede estimar las zonas alveolares reclutables y su distribución regional.
En algunos estudios, se han tratado de desarrollar
nuevas variables con base la TIE, tratando de aprovechar de mejor manera esta herramienta. Es así como,
Zhao et al (24), en 2010, en un estudio retrospectivo
con 10 pacientes anestesiados con pulmones sanos,
ventilados por volumen control, fueron monitorizados con TIE e hicieron titulación de la PEEP progresivamente. Para ello, se calculó el Índice de no homogeneidad, basado en la diferencia de impedancias del
final de la inspiración y espiración además del área
pulmonar total (propuesto por el mismo autor) (25).
La PEEP con el cual se obtenga el valor más bajo de el
índice de no homogeneidad se considera el ideal (en
este punto la ventilación se hace más homogénea), y
demostró que este método no fue inferior al cálculo de
la PEEP ideal por otros métodos.
Miedema et al (26), en 2011, reportaron el primer
caso de diagnóstico de neumotórax por TIE en un
neonato durante VAFO y respiración espontánea.
Conclusiones
La TIE es un nuevo método de monitorización regional de la ventilación que no es invasiva, se usa en la
cabecera del paciente, no usa radiación, y además permite la evaluación continua de la mecánica pulmonar
cambiante en un paciente críticamente enfermo y su
respuesta a las diferentes maniobras de reclutamiento, cambios a distintos niveles de PEEP, y respuesta a
la movilización. Además permite establecer algunos
diagnósticos específicos como neumotórax, derrame
pleural, verificar posición de un tubo de doble luz
y monitorizar a pacientes que van a cirugía electiva
con rápida detección de complicaciones asociadas a la
ventilación mecánica. Todo esto le permite entrar en
el armamentario multimodal de monitoria de la ventilación mecánica en el paciente crítico, como otra herramienta adicional que busca obtener el mejor desenlace clínico respiratorio con el menor daño pulmonar.
Faltan estudios de mayor tamaño que nos muestren
su impacto en estos desenlaces.
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APUNTES
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22
Papel de la ecografía pulmonar en el
paciente crítico
Hans García, MD
Introducción
Los pacientes críticamente enfermos requieren que el
recurso humano y tecnológico disponible para su monitorización sea óptimo, para lograr un rápido diagnóstico ante un cuadro de deterioro hemodinámico o respiratorio que podría incluso terminar rápidamente en
la muerte. Por ende, se considera que las herramientas
necesarias como apoyo diagnóstico deben estar disponibles en poco tiempo junto al paciente y en especial en
aquellos que no tolerarían el transporte a otras áreas.
La radiografía de tórax y la tomografía axial computarizada (TAC) han sido de gran ayuda en el manejo de pacientes de cuidados intensivos, pero en la
literatura se ha demostrado su real beneficio en ciertas patologías, así como los riesgos inherentes tanto a
la técnica como al desplazamiento de estos pacientes
hasta el área de imágenes diagnósticas.
El ultrasonido bajo el concepto del point of care ultrasound (POCUS) se ha introducido en las últimas décadas mediante diferentes aplicaciones en múltiples
escenarios clínicos como cuidado intensivo. El valor
que se ha demostrado en las publicaciones recientes
ha sido en el manejo de estrategias de reanimación en
choque o inestabilidad hemodinámica.
La bibliografía disponible de ultrasonido pulmonar ha crecido con resultados muy interesantes, siendo considerado en sus inicios de poco valor clínico al
considerar los efectos del ultrasonido en una estructura llena de aire, pero fue precisamente en las patologías pulmonares en las que se cambia esta proporción
de aire con líquidos y sólidos, lo que generó hallazgos
semiológicos al ser evaluados con esta técnica. La publicación del consenso internacional de ultrasonido
pulmonar se realizó con el fin de lograr unificar conceptos y definiciones en estas patologías.
En este capítulo se plantean conceptos básicos y
generalidades sobre el equipo, los transductores y la
obtención de las imágenes, así como las recomendaciones disponibles que ofrezcan al clínico una opción
de diagnóstico y monitorización dinámica, segura y
objetiva en el manejo de pacientes de alto riesgo con
patologías pulmonares.
Física del ultrasonido
El sonido es una onda mecánica longitudinal, requiere un medio para su propagación y, acorde a este, la
velocidad de propagación se modificará. El sonido
tiene una velocidad promedio de 340 m/s en el aire
y se ha establecido de forma general una velocidad
de 1540 m/s en tejidos blandos, en el hueso puede ser
entre 3500 a 4000 m/s. El cambio de una interfase a
otra permite generar ecos (reflexión de las ondas de
ultrasonido) que serán convertidas en imágenes por
un procesador; sin embargo, estos cambios de interfase favorecen la presencia de otros fenómenos como la
difracción, refracción y dispersión que podrán alterar
la calidad de la imagen. La utilización de gel elimina
la interfase del aire y sin esta no es factible realizar
una evaluación ultrasonográfica.
La frecuencia es el número de oscilaciones en una
unidad de tiempo, y el Hertz es la unidad de medida
cuando el segundo es la unidad de tiempo. Cuanto
mayor sea la frecuencia, menor longitud de onda y
cuanto menor sea esta última, mejor será la resolución. El transductor utilizado en diagnóstico clínico
es superior a 2 megaHertz (MHz). Los de mayor frecuencia, como los transductores lineales, oscilan entre
7 y 15 MHz, con muy buena resolución, pero penetran
poco los tejidos; son ideales para accesos vasculares.
Los transductores sectoriales y los convexos tienen 2
y 5 MHz respectivamente; estos penetran más los tejidos, pero la resolución no es comparable con los de
alta frecuencia.
El transductor tiene unos cristales piezoeléctricos,
los cuales tienen la capacidad de convertir un tipo de
energía en otro, en este caso, un estímulo eléctrico en
vibraciones que generarán ondas de ultrasonido, que
al regresar serán convertidas en fenómenos eléctricos
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
y estos en un procesador se convertirán en imágenes
en una escala de grises, como en la Figura 1. Las imágenes hiperecoicas se verán muy blancas o brillantes,
las imágenes anecoicas son negras y las hipoecoicas
son en tonos de grises. Los botones básicos que se
muestran en la Figura 2 ayudan a obtener y mejorar la
calidad de la estructura a estudiar.
Convexo
Lineal
Sectorial
Figura 3. Sondas disponibles para evaluación pulmonar.
Hipoecoico
Anecoico
Hiperecoico
Figura 1. Hipoecoico, anecoico e hiperecoico son los términos para referirse a la escala de grises de las estructuras vistas con ultrasonido.
El área para realizar la evaluación pulmonar presentada en las guías del consenso internacional de ultrasonido pulmonar recomienda 8 zonas, así divide en
4 zonas cada hemitórax. Los límites están dados por
la línea axilar anterior y una línea media que divide
los cuadrantes como se ve en la Figura 4 (6). El transductor se toma con el indicador en sentido cefálico y
se hace una evaluación que incluye todos los espacios
intercostales y por zonas.
Línea
paraesternal
A
Línea axilar
anterior
TGC
Profundidad
Línea axilar
posterior
Ganancia
global
B
Indicador
C
Modo M
Modo
2D
Congelar
imagen
Figura 2. Teclado de un ecógrafo.
El modo bidimensional y modo M son los que se
utilizan en el examen pulmonar. La ganancia permite
mejorar la calidad de la imagen recibida aumentando
los brillos, y esta podrá ser global o por sectores (1-5).
Los transductores de alta frecuencia o lineales permiten evaluar la pleura y su movimiento, pero para
derrames no tiene buena profundidad, a diferencia de
un transductor convexo o sectorial (Figura 3). Si utilizan estos últimos para evaluar el deslizamiento pleural, disminuya la profundidad y ajuste la ganancia.
254
Figura 4. A. Áreas de escaneo: 2 anteriores y 2 posterolaterales. Por la
gravedad el derrame, se verá mejor en las inferiores y un neumotórax
en las superiores. B. Identifique el indicador. C. Posición del transductor.
Semiología pulmonar normal
El pulmón normal tiene un contenido de aire que genera artefactos sin una imagen clara, es decir, no se observa un tejido propio del parénquima pulmonar a diferencia de la pleura, la cual sí es fácil de identificar como
22 / Papel de la ecografía pulmonar en el paciente crítico
una línea hiperecogénica en movimiento. El objetivo es
reconocer muy bien los signos de normalidad y así diferenciarlos de los patrones anormales. Se recomienda
iniciar en modo bidimensional y solo utilizar modo M
si requiere complementar información (7, 8).
Recuerde tener el transductor en sentido caudalcefálico, de esta manera, con un transductor lineal o
convexo, tendrá en la imagen de los arcos costales,
que generan sombra acústica, como se observa en la
Figura 5. La zona entre las costillas será el sitio de
búsqueda de otros signos que sugieran patología. Por
debajo de las costillas se encuentra la línea pleural, la
cual es hiperecogénica y debe tener un deslizamiento
pleural, como se observa en las Figuras 5, 6 y 7, que corresponde al movimiento durante el ciclo respiratorio;
las hojas parietal y visceral se desplazan (8-10).
Línea pleural
Costilla
Costilla
Línea pleural
Figura 7. Imagen con transductor sectorial con disminución de la profundidad, la pleura se observa mejor al disminuir la ganancia global.
Líneas A
El escaneo se inicia en modo bidimensional, y estas
líneas se ubican en el campo que queda en el espacio
intercostal, distales a la pleura. Se observan unas líneas A en la Figura 8, las cuales no se relacionan con
ninguna patología, así como tampoco es indispensable que estén presentes para considerar normalidad.
Son líneas hiperecoicas horizontales, estáticas, generadas por la reflexión de las ondas de ultrasonido por
la pleura; estas pueden ser únicas o varias líneas que
se encuentren a intervalos regulares y esta distancia
es igual (11, 12).
Sombra acústica
Líneas A
Pleura
Figura 5. Imagen obtenida con transductor lineal de alta frecuencia.
Adecuada visualización de las estructuras.
Mar
Costillas
Playa
Línea
pleural
Parénquima
pulmonar
Línea A
Sombra
acústica
Figura 6. Observe la sombra acústica producida por los dos arcos costales, la zona del centro corresponde al parénquima pulmonar sano. La
pleura se observa por debajo de las costillas.
Líneas A
Figura 8. Se evidencian líneas A tanto en el modo bidimensional y
modo M. Observe la distancia casi simétrica entre una y otra. Se muestra
el signo de la playa y el mar.
Al evaluar en modo M, se describe el signo de la playa y el mar. El haz de ultrasonido encuentra al tejido
celular subcutáneo y muscular, el cual se caracteriza
por generar un patrón de líneas horizontales, como
255
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
se observa en la parte superior de la Figura 9, descrita
como el mar. Se observa la diferencia con el parénquima pulmonar, el cual tiene patrón granular homogéneo, descrito como el mar. Estos 2 patrones ecográficos
se encuentran divididos por la línea pleural, la cual es
hiperecoica, siendo un argumento adicional para descartar la presencia de alguna patología pulmonar.
La presencia de deslizamiento pleural acompañado
o no por líneas A y, posteriormente, encontrar en el
modo M el signo de la playa y el mar son las características esperadas en un pulmón sin alteración. Este barrido ultrasonográfico se puede realizar en las zonas
anteriores, es decir, sobre cada espacio intercostal. Algunos equipos permiten la visualización simultánea
del modo bidimensional y modo M (10, 12-14).
Modo M
Tejido celular
subcutáneo
(mar)
P
Línea
pleural
Modo 2D
Costilla
Sombra acústica
Parénquima pulmonar
(playa)
Cursor para el modo M
Figura 9. Observe la correlación entre los dos modos, como se ven los
tejidos en las 2 imágenes. A la izquierda se encuentra el modo M, este
corte se realiza sobre la línea punteada roja que se observa en modo
bidimensional de la derecha.
Pleura
Líneas B
Este artefacto ecográfico conocido como líneas B debido
a su similitud en el significado con las líneas B de Kerley
es una radiografía de tórax con patrón de sobrecarga. Estas líneas se presentan debido a una relación alterada del
líquido y aire en el pulmón, haciendo que los haces de
ultrasonido generen una reverberación vertical, es decir,
opuesta a las líneas A. También se conocen como cola de
cometa. A pesar de recibir otros nombres, se logra llegar
al consenso en el que este se unifica, así como también
su definición y características; de este modo, para que
realmente sean consideradas líneas B deben ser líneas
verticales hiperecoicas, iniciar desde la línea pleural y
terminar al final de la pantalla; además, se pueden ver
en movimiento con los ciclos respiratorios; es decir, se
ven en conjunto con el deslizamiento pleural (Figuras 10
y 11) (6, 15, 16).
Síndrome intersticial
La presencia de líneas B son parte de este síndrome, la relación del aire alveolar disminuye y aumenta la densidad
por la presencia de líquido (sangre, trasudado, entre otros)
en el intersticio, pero aún existe algo de aire en el tejido
que facilita la producción de este artefacto. El ultrasonido
ayuda al diagnóstico sindrómico; en este caso, que el compromiso es intersticial (edema pulmonar, procesos infecciosos, síndrome de dificultad respiratoria aguda [SDRA],
fibrosis pulmonar, entre otros), se requiere apoyo en la
clínica del paciente para tener un enfoque más objetivo
durante el ejercicio diagnóstico (14, 17). El diagnóstico se
refuerza con la presencia de más de 3 líneas B por campo,
esto es sugestivo del compromiso alveolo-intersticial (6).
Línea
pleural
Líneas B
Figura 10. Transductor lineal. Presencia de 2 líneas B, no se correlacionan con patología.
256
Figura 11. Líneas B señaladas en blanco, inician en la pleura y terminan
en el fondo de la pantalla.
22 / Papel de la ecografía pulmonar en el paciente crítico
Se ha comparado en diferentes publicaciones los hallazgos del ultrasonido, en estos casos, con lo evaluado
en la radiografía de tórax, teniendo una correlación cercana al 93% de los casos y con la TAC ha sido del 100%
(18-20). Se ha descrito su utilidad en el seguimiento de
pacientes con falla cardíaca y pacientes con enfermedad
renal en estado terminal con sobrecarga de líquidos, al
evaluar el comportamiento de las líneas B como evolución y la respuesta a terapia médica o dialítica (21).
Derrame
pleural
Membranas
Signo de
plancton
Consolidación
Efusión pleural
Se requiere un transductor de baja frecuencia, en el paciente en decúbito supino se inicia el escaneo desde la línea axilar posterior y se realiza el barrido ecográfico en
diferentes espacios intercostales para determinar el nivel
del derrame; en esta posición, se recomienda hacer la medición entre 0 y 15 grados de inclinación, no solo se hace
el diagnóstico sino que también permite estimar el volumen del derrame y marcar o dirigir el sitio de la punción
para su drenaje o estudio (Figura 12). De cualquier modo,
se insiste en apoyar el juicio clínico con la ecografía pulmonar. Algunas características encontradas en el líquido
pueden orientar sobre la etiología, la presencia de membranas o segmentos irregulares móviles, conocidos como
el signo del plancton, que está más relacionado con hemotórax o empiemas (Figura 13) (11, 22).
Como se mencionó previamente, el derrame pleural
está conformado en su gran mayoría por una fase liquida, la cual se puede evidenciar como un área anecoica. Es
importante identificar esta colección arriba del diafragma y se recomienda valorar otros signos para poder determinar realmente la presencia de líquido en el espacio
pleural. El modo M aporta datos importantes al diagnóstico diferencial como el signo sinusoidal, el cual se presenta por el movimiento de un tejido pulmonar que desplaza al líquido intrapleural, así que el que el área anecoica
cambia su dimensión con el ciclo respiratorio (6, 7, 9, 23).
Figura 13. Consolidación pulmonar con signo del plancton y adherencias.
Consolidación alveolar
La pérdida de aire del tejido pulmonar es la causa de
las imágenes ecográficas típicas de la consolidación,
es decir, el aumento de la densidad del parénquima
pulmonar muestra un patrón ecográfico similar al hígado o al bazo. Las consolidaciones pueden ser encontradas en cualquier zona pulmonar, por esto debe
realizarse un escaneo completo de los 8 cuadrantes.
Debe existir una adecuada correlación de la clínica al encontrar un área de consolidación, ya que debe
considerar entre los posibles diagnósticos diferenciales una atelectasia, neumonía, contusión pulmonar o
una lesión tumoral, entre otros. Dentro de los hallazgos que se deben encontrar por ultrasonido está la similitud del tejido pulmonar consolidado con el tejido
de órgano sólido, como se ha visto en las Figuras 12,
13 y 14. Por lo tanto, es necesario hacer una evaluación
juiciosa de los diferentes sectores de los campos pulmonares (6, 7, 9).
Hígado
Diafragma
Derrame pleural
Tejido consolidado
Derrame pleural
Figura 12. Área de derrame pleural con áreas atelectásicas en pantalla.
Área consolidada
Figura 14. Observe el área de consolidación y la similitud del tejido
hepático.
257
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
El reclutamiento alveolar guiado por ultrasonido
es un concepto que está siendo validado, como en
el trabajo de Bouhemad y colaboradores, quienes en
un grupo de pacientes con neumonía asociada con
el ventilador describen los cambios encontrados secundarios a la terapia antimicrobiana, por medio de
la evaluación de diferentes estadios ultrasonográficos
del pulmón desde tejido normal, compromiso intersticial y alveolo-intersticial y, finalmente, la consolidación. Con relación al tejido pulmonar recuperado con
el soporte ventilatorio, ellos encontraron una adecuada correlación de las imágenes por ecografía comparada con los hallazgos de la TAC (24).
Neumotórax
Se debe buscar en las proyecciones anteriores en el paciente en decúbito supino. El ultrasonido pulmonar ha
sido más efectivo en el diagnóstico de un neumotórax
que las radiografías (25), y esto se ha podido documentar en diferentes publicaciones, en las que se ha encontrado un valor predictivo negativo del 100% para des-
cartarlo (26). La interposición de aire entre las 2 hojas
pleurales evita la presencia de deslizamiento pleural
y de líneas B, es decir, la presencia de estos 2 últimos
descarta un neumotórax y es reforzado al encontrar el
patrón de la playa y el mar en el modo M (24, 27, 28).
El diagnóstico temprano y efectivo de esta entidad
en ciertos pacientes es determinante en su evolución.
En ocasiones, la clínica puede ser suficiente para hacer
el diagnóstico de esta entidad; sin embargo, existen algunos individuos que requieren estudios adicionales y la
radiografía de tórax ha sido la herramienta clásica antes
de la introducción de la TAC. La realidad de muchos países en desarrollo es que no cuentan con esta tecnología y
sigue siendo la radiografía el estándar en el paciente de
trauma, por lo que cerca del 30 % de los pacientes pueden
quedar sin diagnóstico solo con estos recursos (29, 30).
Otro hallazgo descrito es la presencia del punto pulmón, en el cual con el modo bidimensional se encuentra
un segmento de pulmón que ingresa a un área donde
no hay desplazamiento pleural y que genera un patrón
ecográfico normal alternado con el código de barras al
ser evaluado en el modo M (Figuras 15 y 16).
B
A
Signo de código
de barras
Mar
Pleura
Playa
Figura 15. Observe en A en modo M un patrón normal de playa y mar y en B se pierde ese patrón y se ve como código de barras.
Figura 16. Signo de punto pulmón. Observe la secuencia de imágenes en las que se ve un área de pulmón que ingresa en el espacio intercostal
durante la respiración. * costilla; flecha azul: pleura; flecha roja: ingreso de tejido pulmonar durante la respiración.
258
22 / Papel de la ecografía pulmonar en el paciente crítico
Ventajas de la ecografía
pulmonar
No produce irradiación ni a los pacientes ni al equipo
tratante. Se puede hacer de forma dinámica y repetida. Poder realizar esta evaluación ultrasonográfica
junto al paciente disminuye el riesgo relacionado con
el desplazamiento y transporte de pacientes críticos,
lo cual puede incrementar las complicaciones entre
un 40% a 50% asociadas con la manipulación del paciente 2 y a cuadros de saturación arterial y pérdida
de estrategias de reclutamiento alveolar en pacientes
que se encuentran en ventilación mecánica, así como
también episodios de inestabilidad hemodinámica. Es
un modelo de aprendizaje factible y efectivo, el taller
de entrenamiento es corto y el número de casos por
evaluar son 10 aproximadamente.
Referencias
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Limitaciones
9.
Realiza diagnósticos sindrómicos, en los casos intersticiales es poca la información que se puede dar para
diferenciar la etiología. Es un operador dependiente.
10.
Evidencia clínica
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12.
Su gran utilidad esta en descartar la presencia de neumotórax y manejo de derrame pleural.
14.
Conclusiones
15.
El ultrasonido pulmonar es una herramienta que debe
ser incluida dentro de los elementos de monitorización y diagnóstico en el manejo del paciente en UCI
y en ventilación mecánica. Los hallazgos ecográficos
que sugieren normalidad son sencillos y claros, y permiten realizar una comparación con los estados patológicos que puedan desarrollar hipoxemia o deterioro
hemodinámico del paciente.
Es importante siempre tener claro el cuadro clínico
del paciente para que la evaluación pulmonar junto al
paciente sea enfocada, esta no tarda mucho tiempo y
si permite descartar y confirmar condiciones que podrían amenazar la vida del paciente.
Las ventajas están a favor de implementar esta estrategia, los costos se ven reflejados al disminuir el número de radiografías y TAC, así como se disminuye el
riesgo al transportar pacientes críticos y ventilados.
13.
16.
17.
18.
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Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
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APUNTES
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D
Estrategias
ventilatorias
y otros
coadyuvantes de
la ventilación
mecánica
23
Cuidado respiratorio en el paciente en
estado critico
Johanna Carolina Hurtado Laverde, Viviana Cubillos
El paciente con soporte ventilatorio constituye un
reto para el equipo interdisciplinario debido al nivel
de complejidad de las intervenciones a realizar, el requerimiento de personal entrenado y la utilización de
equipos biomédicos de alta tecnología. El proceso de
atención en CR se basa en dos pilares fundamentales,
el primero es el razonamiento, como actividad transversal desde el inicio de la intervención y el segundo
es el método concreto para la intervención en Terapia
Respiratoria, basado en cinco pasos universales en la
atención de pacientes, desarrollado con una secuencia
definida, garantizando una mejor atención y un impacto favorable en los indicadores de atención.
La atención del paciente con soporte ventilatorio
tiene 4 etapas: valoración, planeación, ejecución, evaluación de resultados, las cuales deben ser organizadas y direccionadas a la obtención de metas terapéuticas específicas, que a su vez puedas mejorar con el
atributo de calidad, eficiencia, oportunidad, seguridad, entre otros. Aunque el estudio de cada factor se
hace por separado, sólo tiene un carácter metodológico, ya que en la puesta en práctica las etapas que lo
conforman son simultaneas
Los objetivos diseñar la atención respiratoria bajo
la metodología de plan de cuidado son:
• Identificar las necesidades reales y potenciales del
paciente.
• Establecer planes de cuidados individuales en la
UCI.
• Resolver los problemas, prevenir complicaciones
o curar la enfermedad.
Valoración e identificación de
necesidades
La finalidad de la valoración diagnostica en el cuidado respiratorio es permitir establecer la condición de
la función respiratoria en los individuos en estado crítico, a partir de la evaluación de los criterios clínicos
y paraclínicos que redundan en esta función y en el
estado general del paciente.
Esta se plasma en tres aspectos, como lo determina
la Nacional Board Respiratory Care:
Antecedentes
La valoración del Cuidador Respiratorio (CR) empieza con la lectura de la historia clínica donde se extrae
información antigua y actual del estado de salud y
enfermedad del paciente, seguido de la obtención de
datos adicionales y revisión de las recomendaciones
terapéuticas para los hallazgos. La razón de ingreso
del paciente a UCI, es la que va a determinar la intervención global del equipo de salud, y establecerá las
metas iniciales de la intervención en el soporte ventilatorio. En cuidado intensivo, la relevancia de los antecedentes, personales, patológicos, farmacológicos,
toxico alérgicos, entre otros, es primordial ya que la
causa por la cual un individuo llega a cuidado crítico,
puede ser la exacerbación de una enfermedad crónica
o generar comorbilidad con causas distintas.
Valoración de exámenes paraclínicos y la
valoración propia del Cuidador Respiratorio
Una vez contextualizado sobre el estado previo del paciente en la UCI, el Cuidador Respiratorio (CR), procede a realizar la evaluación general, partiendo del examen físico global y específico de la función respiratoria.
En cuidado intensivo es rutinario la realización de diversos exámenes como, el cuadro hemático, pruebas de
coagulación, pruebas de función renal, entre otros, que
siendo exámenes generalmente realizados a través de
la toma de muestras sanguíneas, por el personal de enfermería, proveen información relevante para el diseño
de los planes de intervención del CR.
La evaluación clínica realizada por el Cuidador Respiratorio, al paciente con ventilación mecánica incluye:
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
monitoreo gasométrico como prueba estándar para
que provee información inmediata, precisa y útil acerca
del estado de oxigenación, ventilación, acido-base, perfusión, transferencia de gases y trasporte de oxígeno,
monitoreo ventilatorio para evaluación del acople de
las variables físicas de integración pulmonar así como
el acople ventilatorio, paraclínicos de rutina y específicos, valoración radiológica enfocada a la búsqueda de
alteraciones parenquimatosas pulmonares y en la condición de la función muscular del paciente.
Dentro de la monitorización continua de los parámetros de ventilación mecánica y mecánica ventilatoria comunes a diversas tecnologías, se encuentran:
los flujos, volúmenes, presiones, distensibilidades, esfuerzo máximo inspiratorio, resistencia de la vía aérea
y la morfología de los bucles.
Las diversas técnicas de valoración permiten la integración de los hallazgos y la subsecuente emisión de
un diagnóstico terapéutico.
Determinación del estado actual del paciente
(evaluación)
La evaluación del paciente debe realizarse de manera
sistemática, siendo esta la clave para el éxito de la atención, que no culmina con la intervención temporal, sino
que debe traducirse en un proceso individualizado.
Una vez el paciente es ingresado a la UCI y el terapeuta ha revisado el estado actual del paciente, este
debe realizar un análisis en el que determine la adecuación del plan de cuidado respiratorio indicando:
• El análisis final de los datos disponibles para establecer el estado fisiopatológico del paciente.
• La revisión de las guías de manejo establecidas en
la institución para determinar el plan terapéutico
a seguir.
• La adecuación de las metas a establecer en el manejo del paciente según su estado fisiopatológico
actual.
• Las recomendaciones de los cambios a los planes
propuestos previamente, de acuerdo a la variación de los hallazgos clínicos (signos de mejoría o
detrimento del estado de salud-enfermedad)
• Revisión interdisciplinaria y planes de cuidados
fuera de la UCI.
Planeación
Esta etapa tiene como finalidad establecer el plan de
cuidadodel paciente con soporte ventilatorio y debe
enfocarse en 5 núcleos, así:
• Vía aérea artificial (VAA)
• Mecánica ventilatoria
• Transferencia de gases
• Integridad del parénquima pulmonar e
266
•
Integridad de la capacidad neuromuscular.
Cada uno de estos núcleos debe partir de un diagnostico terapéutico que se genera en la valoración, una selección de objetivos a alcanzar y una serie de cambios
o maniobras a implementar, las cuales buscan generar
un impacto positivo tangible de las condiciones iníciales del paciente, las cuales deben monitorizarse en la
UCI con indicadores preestablecidos.
Los objetivos terapéuticos a plantear en el paciente
con soporte ventilatorio deben ser medibles y cuantificables, ya que la evaluación constante y estricta de
los resultados constituyen la materia prima para la
elaboración de las tendencias de mejoría o empeoramiento de la condición.
Intervención terapéutica
Las actividades a desarrollar por parte del cuidador
respiratorio se establecen en tres grandes grupos: intervenciones a nivel de administración farmacológica
por vía inhalada, actividades procedimentales sobre
el paciente y manipulación de la programación del
soporte ventilatorio, a su vez estas se direccionaran a
objetivos del manejo dinámico de la VAA, la ventilación mecánica y la integración del sistema respiratorio
y osteomuscular.
Manejo de la vía aérea artificial
Los cuidados terapéuticos dirigidos a optimizar el uso
de los dispositivos invasivos de vía aérea artificial se
establecen en:
Posicionamiento. El tubo endotraqueal en el paciente ventilado es la interface de carácter invasivo que
permite la entrega del soporte ventilatorio, por tanto
es prioritario que el TR, verifique como se encuentra
posicionado, tanto a nivel de la profundidad, como su
ubicación dentro de cavidad oral. Ya que de ello depende la garantía de la ventilación bilateral, así como
evitar lesiones en la estructuras de la boca tales como,
heridas en comisura labial, carrillos y lengua. De igual
manera la inserción adecuada del tubo evita lesiones
en carina y bronquio fuente derecho. Es necesario intercalar la comisura labial cada 24 horas para reducir
la incidencia de lesiones en la zona.
Permeabilidad. La evaluación de la permeabilidad
del TOT es una de las actividades del TR, que son de
obligatoria y continua realización, durante la estancia
del paciente en la UCI. Esta se debe evaluar inicialmente con el examen físico y la auscultación adecuada
y debe acompañarse con el análisis de la resistencia y
la presión pico en el ventilador.
23 / Cuidado respiratorio en el paciente en estado critico
Se recomienda el uso de sondas de succión cerrada
para evitar la variación de presiones en la vía aérea,
así como la succión a necesidad y no a horario, con
el fin de minimizar los eventos adversos relacionados
con este procedimiento
Inmovilización. La inmovilización del tubo endotraqueal tiene dos objetivos principales, permitir asegurar el tubo (adecuado posicionamiento) garantizando
la no extubación accidental y evitar el desplazamiento forzoso del tubo durante el cambio de posiciones
y movimientos espontáneos, evitando así las lesiones
de vía aérea superior asociadas a trauma durante el
periodo de intubación.
La inmovilización del tubo endotraqueal puede
realizarse de diversas maneras, de acuerdo a las necesidades individuales de los pacientes y los recursos y
los protocolos institucionales. Los inmovilizadores de
fábrica son sujetadores que actualmente se consiguen
en el mercado, con grandes ventajas como la disminución de los efectos deletreos en el rostro del paciente,
así como mayor comodidad.
Manejo dinámico de la ventilación mecánica
La programación de la ventilación mecánica es tan
importante como la titulación de los vasopresores o la
formulación de la antibioticoterapia, por lo cual esta
inicia con la evaluación del comportamiento mecánico del sistema y su interacción con otros como el sistema cardiovascular.
La determinación del modo ventilatorio se determinará a partir de la selección de soporte total o parcial, es decir si se establecerá la posibilidad de trabajo
respiratorio espontaneo o no. De igual manera la titulación de las variables independientes (flujo, volumen
y presiones) dependerán del impacto sobre las variables dependientes (distencibilidad y resistencia).
Los ajustes de la ventilación mecánica siempre deben estar direccionados a un objetivo terapéutico que
puede ser asociado a la función respiratoria (ventilación-oxigenación) así como a la modificación de
la mecánica (restricción-obstrucción), deben ser graduales con el fin de poder evaluar de manera cercana
el impacto y evitar eventos adversos asociados a los
cambios de presiones o volúmenes a nivel pulmonar
y cardiovascular.
La manipulación de los parámetros ventilatorios
se dirige a la liberación (disminución del soporte)
cuando las metas terapéuticas son alcanzadas, al incremento cuando se evoluciona al empeoramiento de
una lesión pulmonar o estacionaria cuando no se alcanza la meta terapéutica. En cualquiera de los tres casos el terapeuta debe documentar de manera acuciosa
la evaluación que establece los cambios.
Integración del sistema respiratorio y osteomuscular
El desacondicionamiento físico del paciente en estado
crítico es una condición relativamente frecuente por
la presencia de factores de riesgo tales como las inmovilizaciones prolongadas, la hipoperfusión tisular,
el uso de relajantes neuromusculares y de sedación
profunda. De igual manera la ventilación mecánica
constituye un coadyuvante para el desarrollo de este
síndrome explicado una creciente evidencia que establece que la ventilación mandatoria continua altera la
estructura del diafragma y su función contráctil promoviendo la lesión oxidativa, la atrofia diafragmática
y debilidad.
El inicio temprano y gradual de la actividad física
supone un menor desacondicionamiento, así como la
disminución de complicaciones prevenibles como la
embolia, lesión de tejidos blandos y ventilación mecánica con destete difícil. Visto desde los desenlaces
en los beneficios de la rehabilitación temprana esta se
ha asociado con períodos más cortos de la ventilación
mecánica, disminución de la estancia en UCI, la estancia hospitalaria y una mejor función física al momento
del alta hospitalaria.
Evaluación de resultados
La evaluación constante de la respuesta a las intervenciones del cuidado respiratorio del paciente ventilado es lo que hace que el cuidado realmente sea de
carácter intensivo y permite que las decisiones sean
oportunas, eficaces y seguras. El cuidador respiratorio
debe establecer indicadores de evaluación de la terapia de categoría inmediata, es decir de si se alcanzan
o no los objetivos por sesión e indicadores la mediano
plazo que se relacionan con la evolución integral del
paciente.
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Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
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APUNTES
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Sincronía paciente-ventilador
Guillermo Ortiz R.
Introducción
Cuando se somete un paciente a la ventilación mecánica uno de los objetivos que debe considerarse es
lograr un adecuado acople entre el paciente y el ventilador. Para esto se requiere que el ventilador brinde al
paciente “lo que necesita”; es decir, que el dispositivo
se acople a las condiciones elásticas y friccionales del
pulmón en tratamiento, las cuales son cambiantes, en
cada ciclo respiratorio. Hasta el momento no hay un
método de ventilación mecánica que cumpla con todos estos objetivos de manera dinámica.
Asincronía paciente-ventilador
La asincronía paciente-ventilador se define como el
desacople entre la máquina y el paciente, y puede tener su origen en factores relacionados con uno u otra.
La asincronía prolonga el tiempo de ventilación mecánica y todas las consecuencias que ello acarrea.
Un abordaje práctico de este problema es tener en
cuenta los factores relacionados con el ventilador, con
el paciente o combinados, aclarando que muchas veces no es un único factor el responsable de la asincronía paciente-ventilador.
Factores del ventilador
Disparo del ventilador
Para entender este aspecto es necesario comprender
el concepto de sensibilidad, el cual se define como la
cantidad de esfuerzo necesario para iniciar la inspiración, es decir que el esfuerzo del paciente debe superar el nivel de sensibilidad para que el ventilador
detecte el inicio de la inspiración o la espiración. Al
alcanzar este nivel, ya sea por cambios en la presión,
en el flujo o en el tiempo, el ventilador, de acuerdo
al modo ventilatorio empleado, se sincroniza con el
tiempo del paciente.
Algunos trabajos favorecen los sistemas ciclados
por flujo, con respecto a los de presión para disminución del trabajo respiratorio. Para entender cada uno
de estos sistemas es necesario describirlos y analizar
los beneficios que puede tener cada uno en relación
con los demás.
Disparo automático
El disparo se realiza por activación manual, comenzando un ciclo respiratorio. Este control manual puede
ser electrónico iniciándose un ciclo inspiratorio hasta
un volumen corriente o una presión previamente programada y el ciclo puede ser interrumpido ya sea por
flujo o por tiempo. Dado que este modo de disparo
no está determinado por el esfuerzo del paciente, no
incluye el concepto de sensibilidad, pero puede alterar la sincronía paciente-ventilador si el operador no
tiene en cuenta el ciclo del paciente.
Disparo mediado por tiempo
El disparo se realiza según la frecuencia calculada
para un minuto, sin tener en cuenta el esfuerzo del
paciente. Al igual que el anterior, no tiene en cuenta
el concepto de sensibilidad por lo que puede llevar de
manera importante a asincronía paciente-ventilador.
Disparo por presión
Es la técnica más antigua y simple para detectar el esfuerzo del paciente (figura 1). Como tiene en cuenta el
esfuerzo del paciente, implica el concepto de sensibilidad, la cual es medida en cm de H2O, con un cambio
positivo o negativo con respecto a una línea de base.
Si bien es una técnica sencilla, su efectividad depende tanto de factores intrínsecos del ventilador,
como de factores extrínsecos. Los factores intrínsecos
son los que conciernen directamente a la velocidad y
sensibilidad del transductor de presión del ventilador, que lleva a un esfuerzo inspiratorio inicial antes
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Figura 1. Demostración esquemática del disparo por presión. Disparo por presión compensado por PEEP (izquierda), y no compensado por PEEP
(derecha). Tomado de Respir Care Clin 11(2005) 119-145.
de obtener el disparo del mismo y entre los factores
extrínsecos está el aumento de las resistencias interpuestas entre el paciente y el ventilador; el ejemplo
más claro, es el diámetro del tubo orotraqueal, así
como los circuitos del ventilador.
Disparo por flujo
Su aparición data de 1980, sin embargo, no se volvió
popular hasta la utilización de dicho sistema a partir
de 1985 por los equipos Puritan Benett. El disparo por
flujo ocurre cuando el transductor de flujo en el sistema paciente-ventilador detecta un cambio de flujo en el
circuito. Dado que este cambio de flujo detectado en el
sistema depende directamente del esfuerzo inspiratorio del paciente, incluye el concepto de sensibilidad.
Al igual que el mediado por presión, inicia desde
una línea de base en la cual el flujo puede ser igual
o no a cero y de ello derivan los modos de flujo no
continuo, en los que la línea de base será igual a cero
y los modos de flujo continuo, en los que la sensibilidad juega un papel de mayor importancia, pues son
los cambios en la velocidad del flujo los que llevan a
que se inicie el disparo y, de esta forma, el ciclo respiratorio. En estos últimos, se toma un flujo mínimo o
flujo base, por debajo del cual inicia el siguiente paso
en el ciclo respiratorio; es decir, que sirve de sensibilidad tanto para inspiración como espiración. El valor de este flujo base varía de fabricante a fabricante
y es medido de manera intermitente en periodos determinados de tiempo, para así definir el inicio de la
siguiente fase del ciclo. Igual que el anterior depende
de factores internos y externos para que su efectividad sea ideal, siendo los mas importantes los factores
externos, como fugas del circuito y la condensación
del mismo.
272
Disparo por volumen
Si bien es poco usado en adultos, adquiere su importancia en pacientes pediátricos, en los que sistemas
como el Dräger Babylog son capaces de calcular las
pérdidas de volumen en tubos orotraqueales sin neumotaponador.
Disparo por impedancia
Al igual que el anterior, es poco usado en adultos, pero
con un uso importante en pacientes neonatos, en los
que tanto los esfuerzos del paciente, como los factores
extrínsecos asociados a los bajos diámetros de los tubos orotraqueales, han hecho que la identificación de
los movimientos del tórax disminuyan los esfuerzos
inspiratorios inefectivos, reduciendo de esta forma la
asincronía paciente-ventilador.
Disparo por movimiento
Como se mencionó con anterioridad, este modo es
útil en pacientes pediátricos, a diferencia del anterior,
utiliza un sensor abdominal para detectar el proceso
inspiratorio, permitiendo que cualquier aumento en
la presión inicie el disparo del ventilador. Estos cambios de presión son medidos con intervalo de tiempo
determinado y dado que se rige por cambios de presión, puede incluirse dentro de los modos de disparo
por presión.
Sasson et al, en una publicación de 1995, describieron dos fases en el proceso de disparo, las cuales pueden ser aplicadas a los modos de disparo mediados
por flujo y por presión. En la primera fase, o predisparo, se inicia el esfuerzo inspiratorio por parte del paciente pero el ventilador no lo alcanza a percibir, por
24 / Sincronía paciente-ventilador
lo que no inicia el disparo; al ser este esfuerzo inefectivo, la duración del mismo puede causar asincronía
paciente-ventilador (figura 2). En la segunda fase, o
postdisparo, una vez detectado el esfuerzo del paciente, ya sea por cambios de flujo o de presión, se inicia
la fase inspiratoria. De igual forma, de la efectividad
del ventilador para llegar a la línea de base puede depender la aparición de asincronía paciente-ventilador,
mediada por autociclado (figura 1). El ideal es una
fase predisparo y postdisparo cortas para evitar la
aparición de asincronía.
Figura 2. Trazado de presión durante una respiración espontánea con
presión positiva continua en la vía aérea, que demuestra las fases pre y
post disparo. Tomado de Respir Care Clin 11(2005) 119-145.
Disparo inefectivo
Aproximadamente un cuarto de los esfuerzos son inefectivos y el número de esfuerzos está correlacionado de manera directa con el nivel de asistencia ventilatoria; el principal factor responsable del disparo
inefectivo es el esfuerzo insuficiente. Estos esfuerzos
condicionan que el paciente no obtenga la asistencia
ventilatoria adecuada.
Selección inadecuada del flujo inspiratorio
Cuando el paciente es conectado al ventilador, generalmente se utilizan flujos entre 60 a 80 litros por
minuto, los cuales puede ser suficientes para aquellos
pacientes con iguales tiempos inspiratorios y espiratorios; sin embargo, en los individuos con enfermedad
pulmonar obstructiva crónica (EPOC), en quienes los
tiempos espiratorios están prolongados, un aumento del tiempo inspiratorio llevaría a disminución
del tiempo espiratorio, impidiendo que el pulmón
alcance su posición de reposo, capacidad residual
funcional,(CRF), dada por la prolongación de las constantes de tiempo durante la espiración. Por eso, flujos
de 60 litros pueden causar aumento del volumen de
final de espiración y para minimizar este efecto deben
emplearse flujos entre 80 y 100 litros.
Efectos del modo ventilatorio sobre la
disminución del trabajo
La gran proliferación de modos ventilatorios obliga a
hacer una pequeña reflexión. La ventilación mandataria intermitente (IMV), que en la actualidad es usada
por algunos grupos y desestimulada por otros, tiene
ventajas teóricas como evitar la atrofia y favorecer el
reacondicionamiento, al permitir que el paciente realice respiraciones espontáneas. Algunos trabajos con
desenlaces exploratorios no han favorecido el uso de
la IMV, al demostrar el aumento del trabajo respiratorio, lo cual sumado a los malos resultados de dicho
modo ventilatorio en los trabajos que evalúan estrategias de descontinuación de la ventilación mecánica,
han llevado a que, prácticamente, sea un modo en
desuso.
Por su parte, el modo asistido/controlado (A/C)
parece disminuir el trabajo respiratorio, pero en la actualidad no hay conclusiones finales (9,10). El uso de
otros modos ventilatorios, como la ventilación asistida proporcional o los modos duales, tratan de acercarse más a un diagnóstico dinámico de las condiciones
de resistencia o distensibilidad del pulmón que está
siendo sometido a ventilación mecánica, al igual que
los cambios en la demanda ventilatoria. El análisis de
estos modos es el tema de otros capítulos.
Cambio de inspiración a espiración
En los ventiladores ciclados por volumen, el flujo inspiratorio es preseleccionado y el ventilador ajusta el
tiempo inspiratorio para dar un volumen inspiratorio
deseado, el tiempo de inflación es constante con el ciclo de la máquina, pero los pacientes varían el tiempo inspiratorio en cada ciclo. En este orden de ideas,
el tiempo inspiratorio neural puede ser más largo o
más corto que el tiempo mecánico, provocando que
la inflación pulmonar ocurra antes o después que se
termine el tiempo neural inspiratorio. Ello no sólo genera asincronía, sino que además, ocasiona disminución del tiempo espiratorio, lo cual puede condicionar
la presencia de auto PEEP, con aumento del trabajo y
mayor asincronía.
Factores del paciente
Pueden dividirse en asincronía inspiratoria y espiratoria.
Asincronía inspiratoria
También denominada asincronía de disparo, está relacionada con la sincronía que debe existir entre los
273
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
tiempos neurales y los tiempos mecánicos, con relación a la identificación simultanea del inicio de la inspiración. Esto hace referencia a la capacidad que tiene
el paciente de superar la sensibilidad, el nivel de sensibilidad y el uso de presión o flujo en su detección,
por lo anotado anteriormente.
tado mental del paciente (agitación, delirium), el estado nutricional, el equilibrio electrolítico, el equilibrio
ácido-base, que los balances hídricos no sean muy positivos, y hay que tratar de minimizar el PEEP intrínseco y la hiperinsuflación dinámica (disminución del
trabajo) y, por supuesto, tratar la causa de base.
Asincronía espiratoria
Trabajo respiratorio
Ocurre cuando la transición del ventilador de la fase
inspiratoria a la espiratoria tiene lugar antes o después de que se termine el esfuerzo inspiratorio del paciente. Cuando la terminación del flujo ocurre después
que el paciente termina su esfuerzo, se denomina terminación retrasada y en esta situación el paciente recluta sus músculos espiratorios contra el flujo del ventilador. En sujetos con atrapamiento aéreo un retraso
en la terminación del disparo lleva un retraso mayor
en la terminación del siguiente ciclo, lo que empeora
el atrapamiento de aire, por disminución del tiempo
espiratorio. El reclutamiento por parte del paciente de
los músculos inspiratorios para contrarrestar el flujo
persistente del ventilador, lleva a un incremento del
trabajo respiratorio. Esta lucha entre el paciente y el
ventilador produce un incremento de las presiones de
la vía aérea, del alvéolo y de la presión intratorácica,
que puede llegar a asociarse con algunas complicaciones como neumotórax, barotrauma y fluctuaciones
importantes en el flujo cerebral.
Cuando la terminación del flujo tiene lugar antes que el paciente termine su esfuerzo se denomina
terminación prematura y en ella los músculos inspiratorios siguen trabajando cuando el ventilador
se encuentra en fase espiratoria, lo que ocasiona un
esfuerzo inspiratorio ineficiente, a este fenómeno es
conocido como actividad muscular postinspiratoria, y
causa “autociclado”.
La asincronía espiratoria produce malestar al paciente y afecta negativamente el trabajo espiratorio de
la respiración, el trabajo inspiratorio de la respiración
y la respuesta inspiratoria al disparo del ventilador.
Lo primero que debe hacer el médico en el diagnóstico de la asincronía paciente-ventilador es identificar si
el problema se encuentra en el ventilador, en el paciente o en ambos. Cuando el problema es del ventilador
se debe revisar que no haya fugas en el circuito, que el
flujo sea adecuado y que el nivel de PEEP sea el necesario para contrabalancear el PEEP intrínseco, cuando se
necesite. En los casos de obstrucción hay que considerar que la frecuencia respiratoria permita que los pulmones y la caja torácica lleguen al final de la espiración
a un punto de reposo, para lo cual es necesario tener
una medida del PEEP intrínseco (PEEPi).
Cuando el problema corresponde al paciente, deben tenerse en cuenta varios aspectos tales como el es-
El trabajo respiratorio esta determinado por la postcarga del sistema respiratorio, es decir la presión
a generar para vencer las fuerzas que se oponen al
desplazamiento (impedancia torácica). Estas fuerzas
están divididas en componente fraccional y elástico
pulmonar y elástico de la reja costal.
Desde el punto de vista práctico, el trabajo respiratorio estaría resumido en el consumo de oxígeno
(VO2) de los músculos respiratorios y este, a su vez,
por el tiempo de contracción muscular. Ello lleva a
una reflexión interesante, pues hay momentos en los
cuales el desplazamiento se hace en el sentido de la
contracción muscular (trabajo miométrico), otros en
los que los desplazamientos son en sentido contrario a
la contracción (trabajo pliométrico), como es el caso de
la actividad inspiratoria durante la espiración, y otros
en los cuales hay contracción muscular pero no hay
desplazamiento (trabajo isométrico), lo que, de todas
maneras, condiciona un consumo de oxígeno por los
músculos respiratorios.
El ejercicio que debe hacer el intensivista es detectar el exceso de trabajo pliométrico e isométrico, que
pueden estar condicionando un aumento del trabajo
sin cambios en los volúmenes, con un consumo de
oxígeno exagerado y, por supuesto, una asincronía
paciente-ventilador.
Un ejemplo claro de esta situación es cuando se
está ventilando a un paciente con EPOC y con falla
respiratoria aguda por broncoespasmo, que puede tener auto-PEEP asociado a hiperinsuflación dinámica,
cuando no son consideradas las constantes de tiempo espiratorias en la programación de la ventilación
mecánica. Este tipo de paciente tiene que generar en
sus respiraciones espontáneas una presión mayor que
el PEEP intrínseco para iniciar una nueva inspiración,
momento en el cual hay contracción muscular y consumo de oxígeno por los músculos respiratorios, pero
no hay flujo hasta que se supere el valor de auto-PEEP
(aumento del trabajo isométrico.
274
Ventilación con presión de soporte
(psv)
La ventilación con presión de soporte es un modo de
asistencia parcial ventilatoria, usada también como
método de descontinuación de la ventilación mecáni-
24 / Sincronía paciente-ventilador
ca y, recientemente, en ventilación mecánica no invasiva es una alternativa para disminuir el trabajo respiratorio. El paciente tiene el control de la frecuencia
respiratoria y es capaz de asistir durante el esfuerzo
inspiratorio, es decir que paciente y ventilador comparten el trabajo respiratorio. Además, el paciente se
siente más cómodo con esta forma de asistencia respiratoria.
Sin embargo, a la luz de los nuevos conocimientos
se ha demostrado que los pacientes sometidos a PSV
pueden presentar asincronía. La razón fundamental
es que no en todos es posible lograr la disminución
del trabajo respiratorio. La principal utilidad de la
PSV es vencer las cargas friccionadas dadas fundamentalmente por el tubo endotraqueal y los circuitos.
La presión de soporte consta de tres fases: la primera
consiste en el reconocimiento del esfuerzo del paciente por parte del ventilador, la cual depende del grado
de sensibilidad del gatillo, que puede ser activado por
presión o por flujo; en la segunda fase, el ventilador
libera el flujo adecuado de aire durante el tiempo de la
inspiración, pero si este flujo es excesivo o poco puede causar asincronía; por último, en la tercera fase
el ventilador identifica la etapa espiratoria cuando el
pico de flujo cae por debajo de 25% a 45% del total del
flujo, y depende de la configuración de cada ventilador. Es decir, cada ventilador tiene un porcentaje fijo
de disminución del flujo para detectar el inicio de la
espiración, denominado punto de corte.
Varios estudios han mostrado que pacientes con
EPOC en ventilación mecánica presentan asincronía
paciente-ventilador al colocárseles presión de soporte,
pues este método de asistencia puede llevar eventualmente a un aumento del tiempo inspiratorio, dada la
dificultad en la identificación de los cambios de flujo
que determinan el inicio de la espiración con la consecuente disminución del tiempo espiratorio, lo que
podría llevar a empeorar más el desequilibrio entre
las constantes de tiempo inspiratorias y espiratorias,
favoreciendo el desarrollo de auto-PEEP e hiperinsuflación dinámica.
La ventilación con presión de soporte es un modo
parcial de asistencia ventilatoria, en la que normalmente la presión generada por el sistema respiratorio debe vencer la impedancia generada a partir de la
vía aérea, el parénquima pulmonar y la caja torácica,
como se observa en la siguiente ecuación:
Pa = V x E + Rsr x“V”
Pa: Presión de apertura de la vía aérea
V: Volumen Corriente
E: Elastancia
Rrs: Resistencia de la vía aérea
“V”: Flujo
Con la aplicación de la presión de soporte, la presión
ejercida para vencer la impedancia del sistema respiratorio es la suma de la presión proporcionada por el
ventilador y aquella generada por los músculos respiratorios (Pmus). En este orden de ideas, la ecuación
anterior queda planteada de la siguiente manera:
Pvent + Pmus = Esr x Vc + Rrs x “V”.
En el registro gráfico, en tiempo real, cuando se utiliza flujo constante en modo asistido controlado por
volumen, una imagen convexa en la morfología de la
curva presión/tiempo indica un aumento creciente
de la actividad muscular del paciente, probablemente
por un flujo inspiratorio inadecuado o en el caso del
uso de la presión de soporte refleja un retraso en la
administración de la presión programada.
Durante la aplicación del método de presión de soporte en pacientes con aumento de la resistencia de la
vía aérea se ha observado no sólo un aumento de la
presión muscular, sino también una prolongación del
tiempo inspiratorio mecánico. Esto sucede porque en
la mayoría de los ventiladores el algoritmo para dar
por terminada la inspiración, cuando se usa la presión
de soporte, está determinado por una tasa fijada de
flujo (p. ej: cuando la tasa de flujo se reduce a 5 L/minuto para el Puritan Bennett 7200 ae, 5% del flujo pico
para Siemens 300, o 25% del flujo pico para Siemens
900c). Es así como al aumentar la resistencia al flujo
aéreo, se requiere un mayor tiempo para que el flujo
disminuya por debajo del umbral necesario para que
sea identificado el final de la inspiración. Para obtener
una terminación sincrónica entre el paciente y el ventilador, la relación entre el flujo al final de la inspiración
controlada neuralmente por el paciente y el flujo pico
(V ins/V pico) debería ser igual al valor seleccionado
para la cesación mecánica del flujo inspiratorio.
Recientemente, Yamada y DU desarrollaron un
modelo matemático tratando de elucidar los mecanismos de asincronía espiratoria, causados por criterios de terminación del flujo durante la ventilación
con presión de soporte (11). Los autores encontraron
que la relación V ins/V pico (flujo inspiratorio / flujo
inspiratorio pico) fue afectada por la relación de las
constantes de tiempo inspiratorias, con el tiempo inspiratorio (ti/TI) y la relación entre el nivel de presión
del soporte con la presión muscular máxima generada
(PS/P mus), siendo la relación (ti/TI) la responsable
de la mayor parte de la variabilidad entre V ins/V
pico. Es así como cuando la ti/TI aumenta, como
acontece en los pacientes con enfermedad pulmonar
obstructiva crónica o asma, la terminación de la inspiración en la presión de soporte estará retrasada. De
igual manera, también se observa retraso en la terminación de la inspiración cuando se programan altos
275
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
niveles de presión de soporte o cuando el paciente
está muy débil. El anterior análisis se hace con base en
modos convencionales de ventilación mecánica en los
otros capítulos el lector encontrará ventajas de modos
novedosos como la ventilación asistida proporcional
(VAP) que permiten un registro mas dinámico de las
condiciones de impedancia y resistencia del paciente
y cuyo análisis se sale de los objetivos de la presente
revisión.
Asincronía paciente-ventilador en
ventilación mecánica no invasiva
Si bien la ventilación mecánica no-invasiva (VMNI) no
es relativamente reciente, la indicación de dicho tipo
ventilatorio en la falla respiratoria aguda de diferentes etiologías a intensificado el estudio de la misma.
La efectividad de esta técnica ventilatoria depende de
manera primordial de la aceptación y de la interacción
adecuada del paciente con la máquina, lo cual depende totalmente de la sincronía paciente-ventilador. Dicha sincronía es alterada por diferentes factores tales
como las fugas por la máscara facial, los parámetros
ventilatorios aplicados para solucionar el problema,
las interfaces usadas y las características emocionales
del paciente.
El análisis de estudios retrospectivos y prospectivos, en busca de elementos que puedan predecir el
éxito y la aceptación de la ventilación no invasiva por
parte de los pacientes, indica que el tipo de falla respiratoria juega un papel fundamental en el éxito de la
terapia. Es así como los pacientes con falla respiratoria
hipercápnica se benefician con la implementación de
la ventilación no invasiva, pero no los pacientes con
falla respiratoria hipoxémica, siendo crucial en cualquier indicación de su uso la respuesta gasimétrica y
cardiovascular obtenida en las primeras dos horas a
partir de su inicio.
Otra variable de gran importancia para determinar
el éxito es el tiempo de inicio. Un estudio desarrollado
por Ambrosino, mostró que la VMNI debe instaurarse
en los pacientes antes que desarrollen acidosis severa,
periodo considerado como una ventana terapéutica
para garantizar el éxito de su implementación; es decir, que la VMNI es un tratamiento que busca evitar la
intubación orotraqueal, no reemplazarla.
En el análisis específico de elementos que favorecen
la interacción del paciente en VMNI durante un episodio de falla respiratoria aguda, es importante hacer
énfasis en que se debe entregar suficiente presión para
aliviar el estrés respiratorio. Un error frecuente consiste
en que el médico demora en hacer un aumento adecuado de la presión suministrada, lo que genera angustia
en el paciente y puede llevar al fracaso de la terapia.
276
La instauración de este tipo de ventilación puede
hacerse con aumentos graduales en el tiempo, tratando de mantener al paciente la mayor parte del tiempo
en asistencia, especialmente durante la fase aguda,
y evaluando los periodos de descanso para detectar
el momento en que no haya dificultad respiratoria y
pueda cesar el soporte.
Lecturas recomendadas
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277
APUNTES
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25
Ventilación protectora basada en stress
y strain
Jorge Carrizosa, Leopoldo Ferrer Z., Cristian Parra, Javier Trujillo.
Introducción
Los principios físicos
La lesión inducida por el ventilador (VILI en inglés:
ventilator-induced Lung injury), es una de las consecuencias negativas del soporte ventilatorio mecánico
(1-3), en especial en pacientes con alteraciones en la
mecánica pulmonar por la patología que lo llevó a
falla respiratoria per se, como es el caso del síndrome
de dificultad respiratoria aguda (SDRA), en el que
las estructuras pulmonares están sometidas a fuerzas
anormales secundarias a la heterogeneidad del compromiso de las unidades alveolares (áreas colapsadas,
normales o sobre distendidas), lo que conduce a la
generación de zonas con mayor presión transmural
a nivel del alveolo (stress), y deformación en grados
variables del citoesqueleto pulmonar (strain), lo que
se traduce en aumento y perpetuación de la respuesta
inflamatoria local por medio de liberación de marcadores inflamatorios como la interleucina 6 y 8 (4) en
respuesta a la mecano-transducción (biotrauma), resultando en respuesta inflamatoria sistémica por la
liberación de estos marcadores a la circulación general, aumentando el riesgo de falla orgánica y muerte
(5-7). En términos modernos, podríamos considerar
entonces, que una estrategia de ventilación protectora es aquella que previene la lesión inducida por el
ventilador, con medidas que no se limitan a evitar el
barotrauma, volutrauma y atelectrauma, sino, el biotrauma que es el resultante de la presencia de los otros
tipos de trauma y que representa el efector final de la
inflamación y el cambio en el pronóstico en el paciente
con ventilación mecánica. El conocimiento profundo
de las respuestas físicas –stress- y biofísicas –strainconstituye un eje fundamental en el entendimiento de
la fisiología del paciente bajo ventilación mecánica, así
como una oportunidad de ofrecer un soporte más “seguro” para el paciente evitando generar mayor daño
estructural e inflamatorio (8).
Comprender los conceptos de stress y strain requiere
unos fundamentos físicos previos, por lo que a continuación se citan las definiciones esenciales (9):
• Fuerza: Es la acción que tiende a cambiar el momentum de un objeto, es decir el cambio a un estado de movimiento. Está determinado por más
masa (m) y la aceleración (a) aplicada.
F= m.a
•
•
Vector: Cantidad en la cual ambos: magnitud y
dirección pueden establecerse. Fuerza y velocidad
son ejemplos de cantidades vectoriales.
Presión: Es la fuerza (F) aplicada a una unidad de
área (A)
P = F/A
•
Tensión: Equivale a la masa del objeto sometido
(m) por la fuerza gravitacional (g) más la masa del
mismo (m) por aceleración (a)
T=m.g + m.a
•
Tracción: Es la fuerza aplicada para generar movimiento entre un cuerpo u objeto y una superficie
tangencial.
El concepto de stress
El estrés hace referencia a la distribución de la fuerza
aplicada a la superficie o área de un objeto o cuerpo.
Este estrés resultante puede calificarse de dos formas
principales: estrés normal, y estrés por cizallamiento
o shear stress. Dado que presión es igual a fuerza por
unidad de área, se puede intuir que en el caso del es-
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
trés aplicado al sistema respiratorio nos estamos refiriendo a una presión (o presiones), y por lo tanto sus
unidades serán milímetros de mercurio. Sin embargo,
es importante tener claro cuál presión es el mejor estimador del estrés pulmonar, lo que se desarrollará en
los dos apartados a continuación.
Stress: normal vs cizallamiento
En física, se indica la presencia de estrés normal cuando el vector de fuerza se dirige de forma perpendicular al eje de la superficie sobre la cual se va a enfrentar
como se muestra en la figura 1a, el resultado del choque de este vector perpendicular (x) contra la superficie será la generación de otros dos vectores (y; z) que
se dirigirían ahora en sentido paralelo al eje inicial y
en sentido oblicuo respectivamente (figura 1b), lo que
conduce a la generación de tres nuevos vectores en
estas mismas direcciones derivados de cada uno de
los mencionados previamente (x, y, z), y estos podrían
continuar multiplicándose (figura 1c).
En el estrés por cizallamiento (shear stress), el vector de fuerza no se aplicaría de forma directa o perpendicular sobre la superficie, sino que se aplicaría
de forma tangencial (figura 2a), lo que desviaría el
vector de fuerza principal hacia alguno de los otros
vectores resultantes (figura 2b). Piense que sucedería en un alveolo de un paciente con neumonía, con
compromiso inflamatorio heterogéneo, con edema, y
secreciones, en estrés resultante al aplicar una presión
no sería “normal” sino que se presentaría estrés por
cizallamiento, pues lo vectores de fuerza tenderían a
ser predominantes en dirección a las paredes menos
comprometidas (más distensibles), cuyo producto
será entonces una distensión asimétrica de dicho alveolo (figura 2c).
Presión transpulmonar
Podemos resumir hasta este punto entonces, que el
estrés se corresponde con la distribución de fuerzas
internas por unidad de área en reacción a una fuerza externa aplicada, y dicha fuerza a la que se somete
el pulmón concuerda con la presión transmural del
alveolo, o mejor, de la sumatoria de presiones transmurales de la red alveolar total del pulmón, que se
reflejaría en una superficie de contención, es este caso:
la pleura. La presión transpulmonar se corresponde
con la diferencia entre la presión alveolar y la presión
pleural, por lo que en base a la explicación anterior
podemos considerarla un subrogado adecuado del estrés pulmonar (figura 3).
Aplicación clínica
En el paciente bajo ventilación mecánica, la medición
de la presión transpulmonar puede orientar el manejo respiratorio del paciente en ambas plataformas,
es decir, titulación de PEEP y reclutamiento (presión
transpulmonar al final de la espiración), y límites de
presión plateau (presión transpulmonar al final de la
inspiración). Para realizarlo a la cabecera del paciente
necesitamos la estimación por supuesto, de la presión
pleural, la cual se obtiene por medio de medición de
un catéter de presión esofágica (Pes), y tomaremos este
valor como presión pleural(10;11); para la estimación
de la presión alveolar, dado que no podemos medirla
directamente en el paciente en cuidado intensivo, usa-
Figura 1a. Vector de fuerza
aplicado a una superficie.
282
X
Z
Y
Superficie sometida a stress
Vector de
fuerza
Superficie sometida a stress
Alvéolo
Figura 1b. Aparición de los vectores de fuerza
X, Y, Z posterior al choque entre la fuerza aplicada (X) y la superficie sometida al estrés.
X
Z
Y
Figura 1c. Esquema de un alveolo sometido a una fuerza determinada (presión), en la que se ilustran los diferentes vectores de fuerza resultantes (X, Y, Z). Nótese la
diferencia en los vectores resultantes, los cuales tendrían
la tendencia a seguir la dirección de su vector original en
condiciones normales (distensibilidad normal).
25 / Ventilación protectora basada en stress y strain
Sup
erfic
ie so
met
ida
a st
ress
Z
X
Vector de
fuerza
Y
Figura 2a. Esquema de un vector aplicado a una superficie irregular,
generando que dicha fuerza se aplique se forma tangencial y no perpendicular sobre la superficie u objeto.
Figura 2b. Vectores de fuerza resultantes de un vector aplicado tangencialmente, con lo que se evidencia ahora que el vector Z es predominante sobre los otros, concentrando la mayoría de la fuerza aplicada hacia la tangente. Esto se traduce en estrés por cizallamiento o shear stress.
Vector dominante tangencial
Z
Presión
X
Y
Secreción
Edema
Intersticio
alvéolo-capilar
Capilar
Figura 2c. Esquema de un alveolo con alteración heterogénea de su estructura provocada por ocupación (secreciones), y disminución en la distensibilidad (edema), con lo que se evidencia que, al aplicar una presión determinada, los vectores de fuerza resultantes de esta van a presentar una
tendencia a concentrarse en las paredes del alveolo más distensibles (con menos edema y menos secreciones), provocando una distribución asimétrica
del estrés en esa zona del alveolo (estrés por cizallamiento).
remos la presión plateau, esto nos configura la ecuación mencionada previamente, correspondiente con la
presión transpulmonar al final de la inspiración, indicador de estrés o sobredistensión alveolar (Ptpi>25).
En contraparte en el ciclo respiratorio, la ecuación
sustituye la presión plateau por PEEP menos presión
pleural para conocer la presión transpulmonar al final
de la espiración, lo cual nos ayuda a identificar la pre-
283
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Pleura
Alvéolo
Presión
transmural
Pa
Ppl
Ptp = Pa - Ppl
Figura 3. Esquema de un pulmón haciendo énfasis en una unidad alveolar para ejemplificar la presión alveolar (Pa), contra la presión pleural (Ppl), estableciendo que esta diferencia de presiones ejerce una tensión a nivel de la pared del alveolo (presión transmural: doble flecha), lo
que se traduce en clínica a la presión transpulmonar (Ptp).
sencia de atelectasias y puede ser una herramienta de
reclutamiento y titulación de PEEP (PtpE<0) (12;13).
Entonces, la presión transpulmonar al final de la
inspiración se considera normal cuando es menor a
25 cmH2O, por encima de este valor habría sobredistensión, y la presión transpulmonar al final de la espiración debe ser mayor a cero para asegurar que no
existe colapso alveolar y atelectasia (14).
A
Talmor y Cols.(15), en un ensayo clínico evidenciaron como la presión transpulmonar es una herramienta útil en el manejo del paciente con SDRA al identificar que la presión plateau por sí sola no es un adecuado estimador del punto de sobredistensión alveolar,
pues al compararlo con los ajustes realizados en base
a la medición de presión esofágica y el cálculo de la
presión transpulmonar se logró mejorar los índices
de oxigenación y distensibilidad pulmonar a pesar de
encontrar presiones plateau por encima de 30 cmH2O,
así mismo se aplicaron niveles mayores de PEEP que
en el grupo control.
A continuación, se expone un caso clínico para
comprender este concepto: Paciente de sexo femenino, 46 años, quien ingresa a UCI por un cuadro
de debilidad muscular, acompañado de adinamia,
disnea y exantema, se diagnostica dermatomiositis y se inicia soporte ventilatorio invasivo por falla
respiratoria con parámetros iniciales de ventilación
protectora convencional (volumen corriente 350 mililitros correspondiente a 6 mililitros/kilo de peso
ideal -peso real 120 kilos- driving pressure 10 cmH2O,
PEEP 10 cmH2O, FiO2 50%, frecuencia respiratoria 14
por minuto). Gasometría inicial con PaO2/FiO2 182
con deterioro progresivo en la oxigenación a PaO2/
FiO2 104, radiografía de tórax con opacidades intersticiales de localización parahiliar bilateral, signos de
hipertensión pulmonar postcapilar y elevación de
hemidiafragma derecho con signos de perdida de
volumen (figura 4a).
Se decide colocación de catéter esofágico para evaluación de la presión transpulmonar, con medición
inicial que evidencia PtpE -11 cmH2O, PtpI 0 cmH2O
B
Figura 4. (A) Radiografía de tórax dos días después del inicio del soporte ventilatorio con hallazgos descritos en el texto y deterioro en la oxigenación. (B) imagen de pantalla del ventilador Avea® posterior a colocación de catéter esofágico con monitoreo de presión transpulmonar, en el que se
evidencia PtpE<0 de forma constante (flechas blancas).
284
25 / Ventilación protectora basada en stress y strain
(figura 4b), con lo que se determina con claridad que
el problema de esta paciente es un soporte insuficiente con una PEEP inadecuada en una persona con obesidad grado III con aumento en la impedancia extra
pulmonar por lo que se inicia titulación de PEEP a
un nivel óptimo, con meta de PtpE no menor a cero,
y PtpI no mayor a 25. Se logró una PEEP óptima con
25 cmH2O, la PtpE 1.5 cmH2O, con PtpI 4 de 5 cmH2O
(figura 5b), demostrándose el logro del reclutamiento alveolar (figura 5a), y mejoría de la oxigenación
PaO2/FiO2 304 con una PEEP que podría parecer alta
pero adecuada en esta paciente, sin inducir sobredistensión alveolar.
A
El concepto de strain
El pulmón es un cuerpo con propiedades elásticas,
y por lo tanto al aplicarse una fuerza y su respectivo estrés resultante, se producirá una deformación
o strain (figura 6). Si el pulmón fuera una estructura completamente homogénea, al someterse a un
estrés normal en el que las fuerzas se distribuyen
simétricamente en todas las unidades alveolares la
deformación resultante o cambio en la longitud por
unidad de área sería también simétrica y proporcional, sin embargo, aún en condiciones normales
el pulmón no es completamente homogéneo y los
alveolos se presentan con diferentes niveles de distensión (zonas de West), por lo que la deformación
será también variable en las diferentes zonas (16).
Esto nos conduce a pensar que, en el pulmón con
condiciones patológicas, por ejemplo, con SDRA en
el que la heterogeneidad de las unidades alveolares
es la regla, diversas zonas del pulmón van a estar
sometidas a niveles de estrés diferentes incluso entre zonas adyacentes cercanas, y su resultante son
grados variables de deformación o estiramiento del
citoesqueleto pulmonar (figura 7a), generando tracción e inclusive torsión en dichas estructuras (17),
lo que se va a representar no solo en aumento en
el riesgo de daño de la estructura (figura 7b), sino
también en liberación de marcadores inflamatorios
-biotrauma- a nivel local y sistémico, particularmente por ligando FasL (18).
Estos efectos físicos y mecánicos también se han
demostrado que ocurren a nivel celular; en 2003 Hu
y Cols.(19) mediante tomografía de estrés intracelular evaluaron la transmisión del estrés al citoesqueleto celular al aplicar un campo magnético sinusoidal
provocando torques cíclicos y distorsión oscilatoria
del citoesqueleto, con lo que se evidenció que el strain
mecánico puede transmitirse a la distancia y pueden
presentarse zonas de alta tensión y tracción aún en la
misma célula (figura 8).
B
Figura 5. (A) Radiografía de tórax control al día siguiente de la titulación de PEEP más reclutamiento guiado por presión transpulmonar. (B)
imagen de pantalla del ventilador Avea® en el que se evidencia PtpE
mayor a cero y PtpI de 5 cmH2O.
a
b
F
Lo
ΔL
Figura 6. Esquema de un cuerpo elástico, al que se le aplica una fuerza
x, resultando en un cambio en su forma inicial en la misma dirección del
vector de fuerza, cambiando su longitud inicial (Lo), elongandose para
alcanzar una nueva longitud (ΔL). Esta deformación que conduce a un
cambio en la forma y/o longitud es el strain.
285
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
A
B
Zona expuesta a
máximo strain
Z
Presión
ΔLz
X
ΔLy
Y ΔLx
Figura 7. A) alveolo con proceso inflamatorio descrito en figura 2c esquematizando los diferentes niveles de strain (ΔLx; ΔLy; ΔLz) luego de aplicársele
una fuerza (presión), evidenciando que el alveolo se deforma de manera asimétrica, con un estiramiento mucho mayor (ΔLz) en la pared con menos
compromiso inflamatorio, la cual se sobre distiende al recibir la mayor proporción de presión (vector Z). B) Microscopía de alveolos sometidos a strain
excesivo en el que se encuentran áreas de mayor edema y alteración en la estructura del epitelio (flechas negras). Tomada de ARDS: Pathology en
https://www.studyblue.com/#flashcard/view/9836180.
Pa
4000
-20
3500
3000
-10
y (μm)
2500
0
2000
1500
10
1000
20
500
-20
-10
0
10
20
0
x (μm)
Figura 8. Microfotografías de tomografía de estrés intracelular. A la izquierda imagen de fluorescencia de una célula individual siendo sometida
a una carga magnética. A la derecha el mapa de estrés computado en el que se evidencian los desplazamientos inducidos por la carga magnética
impuesta (flecha rosada). Las fechas blancas ilustran los diferentes sentidos en los que se generó el desplazamiento, y en color el grado de estrés de
cada una de las zonas, de acuerdo con la magnitud de la presión resultante. Tomado de Hu S y Cols. American Journal of Physiology - Cell Physiology
2003 Oct 7;285(5):C1082-C1090.
286
25 / Ventilación protectora basada en stress y strain
Strain dinámico vs estático:
capacidad residual funcional o
volumen pulmonar al final de
la espiración
Puesto en práctica, la estimación clínica del strain ha
generado gran controversia, pues la forma más sencilla de calcularlo está basada en la medición de la
capacidad residual funcional (en los casos en los que
no se aplica presión positiva al final de la espiración
-ZEEP), o del volumen pulmonar al final de la espiración (capacidad residual funcional con PEEP) (20).
En la figura 9 se conceptualiza la diferencia entre las
formulas propuestas para estimar el strain: dinámico,
estático y global, y la concepción de volumen ganado
por PEEP (VPEEP) el cual hace referencia a la cantidad
de volumen que se aumentó por cada nivel de PEEP
administrado por encima de la capacidad residual funcional, lo cual como se muestra, se adiciona al volumen
corriente en el caso de la fórmula de strain global.
55
50
Vt
Vt
Vt
45
40
VPEEP
VPFE
CRF
Stress (cmH2O)
Volumen pulmonar
CPT
pacientes con patología médica, pacientes con injuria
pulmonar aguda y pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda, sometidos a un PEEP-trial de 5
y 15 centímetros de agua, a diferentes volúmenes corrientes (6, 8, 10 y 12 mililitros por kilo de peso ideal).
Se realizó la estimación del strain pulmonar con la
fórmula de strain global, evidenciando que la presión
plateau no es un parámetro idóneo de protección pulmonar, y de forma interesante se encontró una disminución progresiva del strain en todos los grupos de pacientes posterior a realizar maniobras de reclutamiento.
Posteriormente en una publicación de Protti y Cols.
(22) se esbozó un punto de corte de strain global en
base en un estudio experimental en cerdos ventilados
con volumen corriente de 38 y 22 ml/Kg, a los cuales
se les evaluó el peso pulmonar al final del periodo de
evaluación (como medida de edema pulmonar inducida por el ventilador -VILE-), cuyo hallazgo más interesante fue el comportamiento lineal entre el estrés y el
strain resultante de los parámetros ventilatorios aplicados hasta un valor de strain de 2, posterior a lo cual
el comportamiento es exponencial, en el que mínimos
aumentos de strain se acompañan de un exceso de estrés pulmonar notable como se muestra en la figura 10.
35
30
25
20
15
10
0
Strain
dinámico:
Vt/CRF
Strain
global:
Vt + VPEEP/VPFE
Strain
estático:
Vt/VPFE
Figura 9. Esquema de strain en sus diferentes formas de calcularlo. En
el caso del strain dinámico, nótese que no se aplica PEEP dado que la
ventilación inicia directamente desde la capacidad residual funcional
(CRF), mientras en los otros dos casos se hace mención del volumen pulmonar al final de la espiración (VPFE) para referirse a la capacidad
residual funcional medida a determinado nivel de PEEP. Las flechas
de doble punta resaltan la comparación entre en volumen ganado por
PEEP (VPEEP) -azul- y el VPFE del strain dinámico -verde- que incluye en
volumen por debajo de la capacidad residual funcional para esclarecer
la diferencia.
En 2008, el grupo de Chiumello y cols. (21) realizaron un estudio pionero en humanos en la evaluación
de los efectos de diferentes niveles de presión transpulmonar como subrogado del estrés y de la relación del
cociente entre el volumen corriente y la capacidad residual funcional representando al strain, comparando
cuatro grupos de pacientes: postquirúrgicos “sanos”,
5
0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
Strain
Figura 10. Promedio de la relación entre estrés y strain, en el que se
evidencia aumento exponencial del estrés pulmonar por encima de 2
puntos de strain (área resaltada en azul). Tomado de Am J Respir Crit
Care Med 2011 May 15;183(10):1354-62.
En contraparte, el grupo de González y Cols. (4),
realizaron un estudio en humanos evaluando la respuesta inflamatoria medida en citoquinas de lavado
bronco alveolar usando la fórmula de strain estático,
con la que evidenciaron un aumento estadísticamente
significativo en los niveles de interleucina 6 y 8 a valores de strain mayores a 0,27, así como disminución en
los niveles de interleucina 10.
La controversia aumentó cuando el grupo de Protti
y Cols. (23) evaluaron en un estudio las diferencias
entre las estimaciones de strain global, estático y di-
287
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
námico en animales equiparados a iguales niveles de
strain global de 2,5 (sin embargo, en este caso el strain global fue equivalente a la suma del strain estático y dinámico), y se aplicaron diferentes niveles de
PEEP y volumen corriente para comparar diferentes
proporciones de strain dinámico y estático, con lo que
concluyeron que mayores niveles de strain estático y
menores de dinámico se podía asociar con disminución en la mortalidad, mejoría en la oxigenación, menor concentración de interleucina 6 en lavado bronco
alveolar, y por lo tanto menos injuria inducida por el
ventilador, pero la extrapolación de estos resultados
a humanos es compleja y requeriría una comparación
en esta población.
Los autores consideramos que la estimación del strain pulmonar por medio de la fórmula de strain global
es imprecisa dado que adicionar el volumen ganado
por PEEP al volumen corriente conduce a una inversión de la relación Vt/VPFE confundiendo la interpretación y los resultados, pues implicaría que el pulmón
reclutado invariablemente exhibiría niveles de strain
más altos, lo cual no es procedente, adicionalmente
el volumen corriente está en relación directa con la
driving pressure mientras que el volumen ganado por
PEEP depende precisamente de esta variable, por lo
que se considera que la estimación correcta del strain
debe basarse en el cociente entre el volumen corriente y
el volumen pulmonar al final de la espiración tomando
el punto de corte enunciado previamente de 0,27.
Aplicación clínica
A continuación, se enuncia un caso real en el que se
realizó reclutamiento y titulación de PEEP guiado por
A
strain: paciente de sexo masculino, 57 años quien ingresa a UCI por cuadro de hemorragia intracraneal
con hematoma intraparenquimatoso de etiología hipertensiva, se realizó drenaje quirúrgico del mismo,
colocación de drenaje ventricular externo, monitoreo
de presión intracraneana (PIC), presión tisular de
oxígeno cerebral (PtiO2), y seguimiento con Doppler
transcraneal. Una semana después del ingreso se evidencia deterioro progresivo de la oxigenación, con
radiografía de tórax que muestra opacidades mixtas,
parahiliares y basales en aumento, con borramiento
de la silueta cardiaca y de los ángulos costo diafragmáticos bilaterales (figura 11a).
Se consideró inicialmente un probable cuadro de
neumonía asociada a la ventilación mecánica vs SDRA
sin embargo, dado el estado crítico del paciente se inicia medición de presión intra abdominal (PIA), la cual
se encontró elevada en 25 milímetros de mercurio configurando síndrome compartimental abdominal en relación al compromiso de órganos (trastorno del intercambio de oxígeno, cambios en la radiografía de tórax,
aumento de presión intracraneana), se decide no colocar catéter esofágico para prevenir picos de hipertensión endocraneana por la estimulación por lo que se indicó optimizar la evaluación de la mecánica pulmonar
y reclutamiento guiado por strain con el módulo lung
Inview del ventilador Engström (figura 12), entre tanto
se tomaba la conducta quirúrgica por cirugía general.
Se realizó titulación de PEEP de 8 cmH2O (el inicial), hasta 14 cmH2O con lo que se logró mejoría del
volumen pulmonar al final de la espiración hasta 1470
mililitros, con descenso del strain estático de 0,28 a
0,21, sin repercusión hemodinámica, ni cambios de-
B
Figura 11. (A) radiografía de tórax de paciente neurocrítico con hipertensión intraabdominal con perdida de volumen pulmonar y opacidades
mixtas. (B) Radiografía de tórax después del reclutamiento guiado por strain previo al traslado al quirófano.
288
25 / Ventilación protectora basada en stress y strain
letéreos en la PIC ni en la PtiO2 como se muestra en la
figura 13. Se tomó radiografía de tórax de control en
la que se evidencia expansión pulmonar (figura 11b),
con mejoría en índices de oxigenación; se decide por
parte de cirugía llevar a laparotomía descompresiva
urgente, por lo que el paciente fue trasladado al quirófano en condiciones más favorables para la intervención quirúrgica, se resolvió el síndrome compartimental abdominal y el paciente egresó de la UCI días
después con oxígeno a bajo flujo.
Figura 12. Imagen de la pantalla del ventilador Engström con el módulo Lung Inview® activado, en el que se muestra la línea de tendencia de
volumen pulmonar al final de la espiración y los valores respectivos para cada nivel de PEEP.
Figura 13. Gráfico de dispersión de puntos en el que se muestran los cambios de volumen pulmonar al final de la espiración (VPFE), presión intracraneana (PIC), y presión tisular de oxígeno (PtiO2), demostrándose que se puede realizar reclutamiento y titulación de PEEP en pacientes con
hipertensión endocraneana en pacientes con compromiso de la distensibilidad pulmonar sin que se afecte negativamente la presión ni la oxigenación
cerebral.
289
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Biotrauma e injuria inducida por
el ventilador
El fundamento más relevante del conocimiento y
monitorización del strain pulmonar sin duda alguna es que representa, más allá de la deformación a la
que están sometidas las estructuras del citoesqueleto
pulmonar, es la respuesta inflamatoria resultante, es
decir, es una medida del biotrauma que se puede generar durante la ventilación mecánica, y como tal la
injuria inducida por el ventilador.
El volumen de literatura en este tema es creciente.
A finales de los 90’s se publicaron algunos estudios de
fundamentaron al menos en parte los cimientos de las
teorías actuales aplicadas al pulmón; Tremblay y Cols.
(24) realizaron un estudio en ratas comparando los
efectos de la ventilación mecánica a diferentes niveles
de PEEP y volumen corriente durante 2 horas, luego
de la aplicación de solución salina o lipopolisacáridos
endovenosos, encontrando que los sujetos ventilados
en ZEEP presentaban distensibilidades menores y
elevación de citoquinas, particularmente TNFα a diferentes volúmenes corrientes, particularmente con los
más altos. Hallazgos similares en estudios experimentales se han encontrado en otros estudios, en los que
no solo se encuentra aumento de las citoquinas proinflamatorias, sino también cascadas de fosforilación,
mitogénesis, expresión de mediadores de proliferación endotelial y epitelial, y estrés oxidativo (25-32).
colapsadas en mención, al generarse tensión en las
zonas de transición por la divergencia en los vectores de fuerza (los que convergen hacia la zona colapsada en oposición a los que distienden los alveolos
no colapsados), se produce tracción en el esqueleto
de la trama alveolar (8;20), aumentando el riesgo de
ruptura, sobredistensión y mayor strain, lo que podemos traducir en zonas expuestas a volutrauma,
barotrauma y biotrauma (figura 14).
Zona de atelectasia
Figura 14. Ejemplo de una zona de atelectasia actuando como promotor de estrés o stress riser, en el que se evidencia la tensión generada
en las estructuras inmediatamente adyacentes, al crearse vectores de
fuerza divergentes, conduciendo a zonas de micro estrés elevado en las
paredes alveolares sometidas a estas fuerzas.
Stress risers
Strain rate
Las denominadas “in-homogeneidades” (33) en
el pulmón cada vez cobran mayor relevancia en la
práctica clínica (34), pues se corresponden con zonas
de atelectasia, colapso alveolar, edema, con ocupación por secreciones, entre otras, que alternan con
zonas de pulmón sano, lo cual genera unos elevados
índices de estrés en las estructuras alveolares que se
encuentran inmediatamente adyacentes a las zonas
Un concepto más reciente es el strain rate, el cual emana en base al comportamiento del pulmón como un
polímero visco elástico, en el que no solo debemos
concentrarnos en los efectos que generan los cambios
de forma o longitud -strain- sino también la velocidad
con que se presentan estos cambios de forma.
Aunque en medicina probablemente este concepto
se ha aplicado más en el estudio de la fisiopatología
Tabla de fórmulas y valores normales
Parámetro
Fórmula
Valor normal
Referencia
Presión transpulmonar al final
de la inspiración
(Pplat-Pes)
Menor a 25 cm H2O
Curr Opin Anesthesiol. 2012;25:141-147.
Presión transpulmonar al final
de la inspiración
(PEEP-Pes)
Mayor a 0 cm H2O
Respiratory Care. 2010;55(2):162-174.
Strain global
Vt + VPEEP/VPFE
1.5 a 2.0
Crit Care Med. 2013;41:1046-1055.
Strain dinámico
Vt/CRF
-
Crit Care Med. 2013;41:1046-1055.
Strain estático
Vt/VPFE
Menor a 0.27
Intensive Care Med. 2012;38:240-247.
290
25 / Ventilación protectora basada en stress y strain
cardiovascular (35-37), Protti y Cols. (38) realizaron
un estudio experimental en cerdos, equiparándolos
a niveles iguales de strain pulmonar, pero con diferentes strain rates, es decir, el cociente entre el strain
medido y el tiempo inspiratorio, cuyo desenlace principal fue la aparición de edema pulmonar. El resultado, fue una mayor prevalencia de edema pulmonar
en el grupo de cerdos ventilados con strain rate más
alta, explicado de otra manera la injuria asociada al
ventilador se presentó con mayor frecuencia en los sometidos a mayores tiempos espiratorios, lo cual está
en relación también con mayor histéresis del sistema
respiratorio (mayor trabajo respiratorio).
se generen los cambios por supuesto, también
pueden conducir a aumento del trabajo respiratorio y mayor respuesta inflamatoria.
Referencias
1.
2.
3.
Respiración espontánea y
posición del paciente
4.
Indudablemente este es un proceso dinámico en todo
sentido, pues no solo los efectos de las presiones aplicadas durante la respiración asistida, sino también las
respiraciones espontáneas y los suspiros se han asociado a menores tasas de strain (39), así como las diferencias en micro-stress y micro-strain regionales que
se pueden evidenciar con los cambios de posición del
paciente (40, 41) y las relaciones de zonas pulmonares
dependientes vs no dependientes (42).
5.
6.
7.
Conclusiones
•
•
•
•
•
La ventilación protectora puede idealizarse como
el no hacer daño con las estrategias ventilatorias
aplicadas, es decir, no inducir injuria asociada al
ventilador, lo cual podemos agrupar en atelectrauma, barotrauma, volutrauma y biotrauma.
La presión transpulmonar, es un subrogado del
estrés pulmonar al reflejar la presión transmural
alveolar, y puede evaluarse en dos escenarios: al
final de la espiración (evitar atelectrauma), y al
final de la inspiración (evitar volutrauma y especialmente barotrauma).
El strain hace referencia a los cambios en la forma asociados a una fuerza aplicada o estrés. Estos
cambios pueden conducir a sobre estiramiento,
tensión, cizallamiento, y torsión inclusive, lo que
conduce a liberación de marcadores inflamatorios
(biotrauma), y edema pulmonar (VILI).
Al evaluar los estudios de estrés y strain es importante tener claras las formulas con las que se
evalúen los pacientes, pues este es un factor que
puede confundir y llevar a interpretaciones erróneas al practicar estas medidas a la cabecera del
paciente.
El strain rate es un concepto en reciente resurgimiento que viene en armonía con las teorías mencionadas en el texto, pues la velocidad con la que
8.
9.
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APUNTES
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26
Estrategias de titulación de PEEP y
reclutamiento pulmonar
Nidia Azucena Arévalo Arévalo, MD; Ángela María Cardona Ocampo, MD;
Leopoldo Ferrer, MD
Introducción
El síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA)
es una complicación frecuente en los pacientes críticamente enfermos, con una mortalidad cercana al 50%;
las maniobras de reclutamiento han mostrado en algunos estudios reducción en mortalidad de aproximadamente 6% (1), sin incrementar el riesgo de barotrauma
en pacientes con SDRA moderado a severo (1).
Definiciones básicas
Las maniobras de reclutamiento alveolar son intervenciones que inducen un incremento transitorio de la presión
transpulmonar (PTP) para superar la presión de apertura
crítica, la cual es menor en las regiones no dependientes
(2), con el objetivo de abrir los alveolos no aireados o pobremente aireados (1); esto se traduce en incremento del
volumen al final de la espiración, mejorando la oxigenación y la distensibilidad del sistema respiratorio (3, 4).
Gattinoni y colaboradores estudiaron la relación
entre el porcentaje de pulmón potencialmente reclutable (medido por tomografía axial computarizada
-TAC-) y los efectos fisiológicos de diferentes niveles
de presión positiva al final de la espiración (PEEP) en
68 pacientes, y encontraron que el porcentaje de pulmón potencialmente reclutable variaba significativamente entre pacientes; por lo tanto, sería útil conocer
la capacidad de reclutamiento antes de ajustar los parámetros ventilatorios (2, 5).
Fisiología
En 1952, Day y colaboradores aplicaron diferentes presiones para mejorar atelectasias en pulmones de animales, y encontraron que se debía vencer un umbral mínimo de presión para abrir el pulmón atelectásico (2).
La PTP es la diferencia entre la presión de la vía aérea y la presión pleural (Ppl), y representa la presión
de distensión pulmonar. A una PTP dada, el volumen
pulmonar es mayor en la rama espiratoria que en la
inspiratoria de la curva de presión-volumen (curva
P-V), lo que indica la necesidad de una menor presión
para evitar el recolapso y mantener la aireación una
vez abierta la unidad alveolar (6).
El incremento en la presión intratorácica generada
por el reclutamiento pulmonar compromete transitoriamente la función hemodinámica al impedir el retorno venoso con un incremento en la presión en la aurícula derecha, lo que reduce el gradiente de presión
entre la presión venosa sistémica y la presión diastólica del ventrículo derecho, con lo cual disminuye el
gasto cardiaco y la presión arterial. Estos efectos son
influenciados por el método de reclutamiento y las
condiciones cardiovasculares basales (Tabla 1) (7, 8).
Tabla 1. Efectos del reclutamiento alveolar (1)
•
•
•
•
•
Apertura de unidades alveolares colapsadas
Disminución del espacio muerto alveolar
Mejoría de la distensibilidad pulmonar
Mejoría de la oxigenación
Reducción del riesgo de VILI: mayor porcentaje de
pulmón aireado (menor heterogeneidad y prevención
de la apertura y cierre repetido de las unidades
alveolares) (2)
• Aumento VILI: ¿por sobredistensión?
VILI: injuria inducida por ventilación mecánica.
Tomicic y colaboradores diferenciaron el reclutamiento anatómico del funcional. El primero hace referencia al tejido en el que se logra revertir el colapso, que
se puede evaluar con TAC. El reclutamiento funcional se
relaciona con la mejoría del cortocircuito intrapulmonar.
Airear zonas pulmonares que previamente estaban
colapsadas no indica que de forma directa mejore el
intercambio gaseoso, puesto que durante un reclutamiento parcial parte de la perfusión de esas unidades
puede ser desplazada hacia otras colapsadas y quedar
contrarrestados ambos efectos. Gattinoni estableció
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Factores que afectan las
maniobras de reclutamiento (6, 9)
Las maniobras de reclutamiento tienen 2 componentes fundamentales: la presión aplicada y el tiempo de
aplicación de esta presión; sin embargo, la respuesta
a las maniobras de reclutamiento se ven influenciadas
por otros factores que se enumeran en la Tabla 2.
Tabla 2. Factores que afectan la respuesta al reclutamiento pulmonar
Enfermedad Menor respuesta a las maniobras de reclutapulmonar
miento en SDRA pulmonar comparado con
el SDRA extrapulmonar y respuesta limitada en las fases avanzadas del SDRA por los
cambios estructurales y funcionales.
PTP
Frecuencia
respiratoria
La capacidad de las maniobras de reclutamiento para abrir los alvéolos colapsados depende
de la PTP. Con pared torácica normal, las presiones de las vías respiratorias reflejan los cambios mecánicos pulmonares. Con pared torácica anormal, la mayoría de la presión de la vía
aérea se usa para expandir la pared torácica.
En las maniobras de reclutamiento se deben
tener en cuenta la velocidad a la que se alcanza el volumen pulmonar, la presión necesaria para abrir las unidades pulmonares
cerradas y también el tiempo necesario para
mantener esa presión.
Posición
La posición prono aumenta la PTP en las vías
áreas pulmonares dorsales y, por tanto, mejora
la apertura alveolar y el intercambio gaseoso.
Estado de
volemia
Los efectos de aumento de presión intratorácica durante las maniobras de reclutamiento
llevan a inestabilidad hemodinámica; por
ende, se debe tener un estado de volemia
óptimo previo a las maniobras.
296
Tipos de maniobras de
reclutamiento
Existen varios métodos de aplicación de maniobras de
reclutamiento, aunque no hay evidencia en la literatura que muestre superioridad de una sobre las otras;
se pueden agrupar según si son basadas en métodos
de presión de la vía aérea (presión positiva continua
en las vías respiratorias -CPAP- sostenida, suspiros),
según el modo ventilatorio, si son por modificaciones
de la pared torácica (al mejorar la tracción radial del
tórax) o si son por técnicas de posicionamiento (6). Las
más relevantes se mencionan a continuación.
CPAP
Ha sido la más utilizada. Consiste en alcanzar una
presión entre 35-50 cm H2O durante 20-40 s, la combinación más común es la aplicación de 40 cm H2O
durante 40 s. Sin embargo, se ha demostrado que el
efecto de reclutamiento se observa en los primeros 10
segundos y los restantes 30 segundos induce un efecto
cardiovascular negativo, por lo que actualmente no se
recomienda una duración mayor a 10 segundos. Por
otro lado, ha mostrado ser efectiva en reducir las atelectasias, mejorar la oxigenación y la mecánica respiratoria, puede aumentar la presión intracraneal y el
riesgo de baro/volutrauma (Figura 1) (9).
50
Presión de las vías
respiratorias (cm H2O)
que el reclutamiento anatómico y funcional del pulmón
puede coincidir solo si la restauración de la aireación
de las unidades alveolares ocurre con la ausencia de un
cambio de la perfusión en las mismas unidades (7).
Independientemente del efecto sobre la oxigenación, el reclutamiento alveolar por el aumento del tejido aireado contribuye a minimizar la heterogeneidad del pulmón y evitar la apertura y cierre cíclicos,
lo que puede prevenir la lesión pulmonar asociada
con ventilación mecánica.
Después de que los alveolos se abren, la presión necesaria para prevenir el recolapso es menor dado que,
durante la deflación, se alcanza un mayor volumen
pulmonar a determinada presión. (3).
40
Reclutamiento pulmonar
30
20
10
0
40 segundos
Tiempo (segundos)
Figura 1. CPAP de 40 cmH2O sostenido por 40 segundos.
Suspiros
Aumento de volumen corriente o PEEP durante una o
varias respiraciones, ajustándolos para alcanzar una presión meseta específica. El efecto es de corta duración (9).
Suspiro prolongado
Considera la interacción entre la presión y el tiempo.
Se trata de un aumento progresivo de la PEEP junto
con disminución del volumen corriente durante un
tiempo más prolongado.
26 / Estrategias de titulación de PEEP y reclutamiento pulmonar
Ventilación controlada por presión
Presión de las vías respiratorias (cm H2O)
Las técnicas de reclutamiento que involucran incrementos graduales de presión llevan a un menor
compromiso hemodinámico y generan menor lesión
pulmonar, así se obtienen los mejores resultados en
términos de reclutabilidad con incrementos graduales
de PEEP entre 15 y 20 cm H20, con presión máxima
hasta 45 cm H2O y manteniendo un delta de presión
(ΔP, driving pressure) de 15 cm H2O que garantice un
volumen corriente (Figura 2) (3, 9, 11).
Reclutamiento
pulmonar
Titulación del
PEEP
Nuevo
reclutamiento
50
ΔP = 15 cm H2O
40
35
30
20
25
30
25
Basada en intercambio gaseoso
23
20
10
0
pean Society of Intensive Care Medicine (ESICM) del
2017 sugieren que los pacientes con SDRA moderado o severo reciban PEEP altos en vez de bajos con
una recomendación condicional. El método ideal para
calcular PEEP en pacientes con SDRA continúa siendo incierto. En esta guía evaluaron 6 ensayos clínicos
aleatorizados, de los cuales 5 usaban PEEP alto como
cointervención de las maniobras de reclutamiento;
se analizaron 1423 pacientes y encontraron que las
maniobras de reclutamiento estaban asociadas significativamente con menor mortalidad (riesgo relativo
-RR-: 0,81; intervalo de confianza -IC- 95%: 0,69-0,95),
mayor oxigenación a las 24 horas y reducción de la
necesidad de terapia de rescate; adicionalmente, encontraron que las maniobras de reclutamiento no se
asociaban significativamente con barotrauma (15).
Se han descrito varias técnicas de titulación, siendo
las más comunes las que se presentan a continuación.
17
14
11
Mantenimiento
de la ventilación
con PEEP óptima
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Tiempo (minutos)
Figura 2. Ventilación controlada por presión con descenso progresivo
de los niveles de presión.
Modificación de la pared torácica
Permite la actividad respiratoria espontánea, dado
que la expansión activa de la pared torácica disminuye la Ppl y mejora la PTP, lo que genera una distribución más fisiológica de la aireación; sin embargo, existe riesgo de perder el reclutamiento si, como resultado de una exhalación activa, el volumen pulmonar
cae debajo de la capacidad residual funcional (CRF).
Otras técnicas incluyen descomprimir el abdomen,
drenar los derrames pleurales o relajar la musculatura
toracoabdominal.
Posicionamiento
La posición prona actúa como una maniobra de reclutamiento regional porque aumenta la PTP en las
regiones dorsales; se indica en pacientes con SDRA
moderado-severo de forma temprana para lograr una
mejoría de la oxigenación y disminución del cortocircuito intrapulmonar a través de una distribución más
homogénea del volumen corriente (12-14).
Titulación del PEEP
En la guía de ventilación mecánica en pacientes con
SDRA de la American Thoracic Society (ATS)/Euro-
utiliza la oxigenación como meta en la elección del
PEEP. Se han utilizado combinaciones de PEEP y fracción inspirada de oxígeno (FiO2) para mantener una
saturación de oxígeno por pulsioximetría (SpO2) entre
88%-95% o una presión parcial de oxígeno en la sangre arterial (PaO2) entre 55-80 mm Hg en los estudios
de ARDS Network (ARDSnet) y el estudio LOV (16).
Este método no individualiza la mecánica pulmonar
del paciente y está basada en la opinión de expertos.
El modo ventilatorio Intellivent incorpora esta tabla
en el software del ventilador, para la titulación de la
PEEP en el sistema de asa cerrada total (full close loop)
en el modo Intellivent (17) (Tabla 3).
Basada en distensibilidad
Se basa en titulación incremental o decremental de la
PEEP, seleccionando el nivel de la PEEP con la mayor
distensibilidad. Se ha demostrado que la PEEP correspondiente a la máxima entrega de oxígeno también corresponde al menor valor entre el espacio muerto y volumen corriente (VD/VT), y la mayor distensibilidad.
Basada en la curva P-V
Refleja la relación entre el volumen y la presión a medida que el pulmón se insufla y se desinsufla. Puede
medirse con la técnica de superjeringa, inflación lenta
constante (<10 L/min) o medida de meseta en diferentes volúmenes de la fase inspiratoria. Amato y colaboradores utilizaron un abordaje para establecer la
PEEP basado en la curva P-V y en la identificación de
los puntos de inflexión superior e inferior. El punto
de inflexión inferior representa la presión a la cual el
mayor número de alveolos son reclutados y Amato
recomendó que la PEEP se fijara 2 cm H2O por en-
297
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Tabla 3. Titulación basada en la tabla ARDSnet PEEP baja/FiO2 alta y PEEP alta/FiO2 baja
PEEP baja/FiO2 alta
FiO2
0,3
0,4
0,4
0,5
0,5
0,6
0,7
0,7
0,7
0,8
0,9
0,9
0,9
1,0
PEEP
5
5
8
8
10
10
10
12
14
14
14
16
18
18-24
PEEP alta/FiO2 baja
FiO2
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,4
0,4
0,5
0,5
0,5-0,8
0,8
0,9
0,9
1,0
1,0
PEEP
5
8
10
12
14
14
16
16
18
20
22
22
22
22
24
Adaptada de Referencia 16.
Basada en el índice de estrés
Analiza la forma de la curva de presión-tiempo durante un flujo constante en ventilación controlada por
volumen. Un incremento linear en presión es un índice de estrés de 1 y sugiere un reclutamiento sin sobredistensión. La disminución en la distensibilidad a
medida que se insufla el pulmón da un ascenso cóncavo con un índice de estrés >1, lo que sugiere sobredistensión; por tanto, se requiere disminuir la PEEP, VT o
ambos. Un incremento de la distensibilidad al insuflar
el pulmón da un ascenso cóncavo, con un índice de
estrés <1, lo que sugiere el potencial de reclutamiento
adicional con el incremento de la PEEP. En un estudio
realizado por Grasso y colaboradores se encontró que
el índice de estrés demostró hiperinflación alveolar
con la estrategia del ARDSnet, y se logró una menor
PEEP, mejor distensibilidad y menores niveles plasmáticos de mediadores inflamatorios con la estrategia
de índice de estrés (Figura 4).
298
Alveolos
I
II
III
IV
IV
Punto de inflexión
superior
III
Volumen (mL)
cima de esta presión. El punto de inflexión superior
indica sobredistensión o el final del reclutamiento. Sin
embargo, esta técnica requiere sedación y relajación
del paciente, es difícil identificar estos puntos y solo
puede ser confiable si se utiliza la curva semiestática
(insuflación lenta) o estática (superjeringa). La curva
dinámica que se observa con cada respiración en el
monitor es muy poco confiable para la titulación de la
PEEP. El reclutamiento pulmonar a una presión dada
es la diferencia en volumen pulmonar entre las curvas
de P-V iniciando a diferentes volúmenes al final de la
espiración que corresponden a diferentes niveles de
PEEP. Se ha observado que el reclutamiento ocurre a
lo largo de toda la curva P-V. En sí misma, la histéresis refleja el volumen reclutado; por lo que, a mayor
histéresis de la curva, más capacidad de reclutamiento
existe (Figura 3).
Rama de deflación
Rama de inflación
II
Punto de inflexión inferior
I
Presión (cm H2O)
Figura 3. Curva P-V con puntos de inflexión de rama ascendente y
descendente. Adaptada de Referencia 7.
Guiada por manometría esofágica
La distensibilidad de la pared torácica puede estar
disminuida con el consecuente incremento de la Ppl
y, si esta es alta con respecto a la presión alveolar,
existe riesgo de colapso alveolar y sería aconsejable
dejar una PEEP mayor que la Ppl al final de la espiración. En un estudio de Talmor y colaboradores con 61
pacientes con SDRA se programó la PEEP según medidas de presión esofágica o según la tabla del ARDSnet. La estrategia con presión esofágica resultó en una
mejor oxigenación y distensibilidad.
Presión
26 / Estrategias de titulación de PEEP y reclutamiento pulmonar
Índice de estrés <1
Índice de estrés = 1
Índice de estrés >1
Figura 4. Índice de Estrés en paciente con ventilación controlada por volumen más pausa inspiratoria. Adaptada de Referencia 16.
Basada en el volumen pulmonar al final de la
espiración
Se puede medir con técnica de dilución de helio o lavado de nitrógeno. Sin embargo, un incremento en
este volumen inducido por la PEEP fijada puede ser
resultado del reclutamiento o de la sobredistensión
de un alveolo previamente abierto. Por lo tanto, esta
medida por sí sola no puede usarse para evaluar la
respuesta a la PEEP (16).
De todas maneras se puede complementar la titulación de la PEEP con una visualización del área pulmonar recuperada, y para eso existen diferentes herramientas imagenológicas (Tabla 4). Sin embargo, lo
ideal es poder evaluar directamente tanto el compartimento aéreo como el vascular, para conocer qué tanta
área alveolar funcional se está recuperando; pero estas herramientas que evalúan ventilación y perfusión
a la cabecera del paciente se encuentran en estudios
experimentales y todavía no se dispone de ellas en el
escenario clínico.
Tabla 4. Técnicas imagenológicas para evaluar respuesta al PEEP
Ultrasonido
pulmonar
Alta sensibilidad y especificidad para detectar colapso pulmonar. Es una técnica
fácil, pero requiere tiempo y no es buena
para monitorización continua (7, 18).
Tomografía
de tórax
Es la técnica ideal, pero está limitada para
monitorización continua por la radiación y
el desplazamiento (19).
Tomografía
por
impedancia
eléctrica
Permite la visualización dinámica de la
distribución regional de la ventilación. Usa
corrientes eléctricas de alta frecuencia y
baja amplitud a través de 16 o 32 electrodos
alrededor del tórax (20, 21).
Conclusiones
•
•
•
•
•
Varias estrategias están disponibles para realizar
la titulación de la PEEP y reclutamiento pulmonar, sin ser alguna de ellas la ideal.
Siempre se debe estar consciente de que cada paciente requiere una PEEP determinada, y se debe
estar en busca de la mejor PEEP.
La presión aplicada y el tiempo de aplicación de la
misma son los componentes fundamentales de las
maniobras de reclutamiento.
La respuesta a las maniobras de reclutamiento
es muy individual: los pacientes pueden ser respondedores o no respondedores. El porcentaje de
pulmón potencialmente reclutable varía significativamente entre pacientes.
Antes de realizar una maniobra de reclutamiento,
se debe garantizar una adecuada condición hemodinámica y un nivel de sedación profundo.
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27
¿Cómo reclutar mejor al pulmón
lesionado?
John J. Marini
Introducción
La reapertura sostenida de tejido pulmonar colapsado
(reclutamiento) requiere la aplicación de presiones de
vía aérea que exceden las del ciclo corriente. La PEEP
después de la maniobra, así como la duración de la
aplicación de alta presión son también factores importantes para su éxito, con su potencial de acompañamiento por compromiso hemodinámico. Aunque
se ha descrito una amplia variedad de maniobras de
reclutamiento, la técnica con mejor equilibrio entre
eficacia y el riesgo puede variar entre los pacientes
con diferente estado de llenado cardíaco derecho y
propiedades pulmonares.
La “apertura” de las unidades sin aire, o el reclutamiento, no sólo mejora el intercambio gaseoso pulmonar, sino que también tiende a limitar la tensión
(stress) del tejido y la lesión pulmonar inducida por el
ventilador (VILI) cuando el pulmón está repetidamente expuesto a altas presiones al final de la inspiración.
Las técnicas exitosas de reclutamiento muestran que no
solo dependen de la magnitud de la presión transpulmonar aplicada durante el reclutamiento, sino también
de la duración y el patrón de su aplicación (1-5), y el
nivel de PEEP post-reclutamiento (6,7). Demostrado
por la tomografía computarizada, los pulmones lesionados de manera uniforme (a diferencia de en parches)
son más propensos a responder a las intervenciones
dirigidas a restaurar la permeabilidad de los espacios
aéreos colapsables (8). Debido a la visco elasticidad y
otros fenómenos de distribución de fuerza tiempo-dependientes, la tendencia de una vía aérea previamente
colapsada para abrir, es una función tanto de la presión
transpulmonar como del tiempo (9). Múltiples ciclos
que alcanzan la misma presión pico pueden ser necesarios para lograr el efecto completo.
Las maniobras de “reclutamiento” especializadas
(RMS) tales como suspiros intermitentes, aplicación
sostenida de alta presión y breves exposiciones al aumento de PEEP con volúmenes corrientes conservados,
reconocen esta interacción entre la alta presión de la vía
aérea y la duración de su aplicación. Debido a que algunas unidades pulmonares se abren a presiones que
exceden las que normalmente se encuentran durante la
respiración corriente, las maniobras de reclutamiento
son especialmente útiles cuando el patrón de ventilación corriente que lo precede involucra bajas presiones
al final de la inspiración, así como durante el la ventilación de volumen corriente baja (“ventilación protectora”). Por el contrario, no se puede esperar que las
maniobras de reclutamiento tengan un resultado impresionante si todo el tejido potencialmente reclutable
ya se ha abierto y mantenido permeable por la PEEP o
por la posición del cuerpo. La posición prona debe ser
considerada una forma de maniobra de reclutamiento
(10). A medida que el peso del corazón ejercido sobre
las porciones dependientes de los pulmones disminuye
y los gradientes de presión pleural se redistribuyen, las
fuerzas trans-alveolares aumentan en las zonas dorsales del pulmón. Una vez que el paciente ha sido re-posicionado, estas fuerzas se mantienen, lo que ayuda a
mantener la permeabilidad de los alvéolos que se abren
por el aumento de la presión local. Patrones de soporte
respiratorio como los “variable biológicamente”, han
reportado lograr una mejor oxigenación que la lograda
por el patrón monótonamente uniforme de volumen
corriente no cambiable asociado a la misma ventilación
minuto (11 a 13). La contribución de irregularidad de
estos patrones sigue siendo de significado incierto. Por
lo tanto, se trate de la variabilidad biológica, o simplemente lograr una alta amplitud corriente periódica,
aún está por determinarse.
Una gran variedad de maniobras de reclutamiento se han descrito, pero la mejor técnica se desconoce actualmente y pueden variar según circunstancias
específicas. No todas las maniobras de reclutamiento
son equivalentes, sea por la eficacia o por los efectos
adversos (1, 14, 15).
Aunque una maniobra de reclutamiento razonable
sea poco probable de lesionar el pulmón, el riesgo de
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
que ocurra un compromiso hemodinámico durante y
por un corto tiempo después de la maniobra es considerable, sobre todo con la técnica de inflación alta
sostenida aplicada a los pulmones menos reclutables
(14, 15). Cuando la presión sostenida se aplica, las presiones pico y media de la vía aérea se convierten en
equivalente. Esta elevación de la presión media de vía
aérea impone una contrapresión (backpressure) extraordinaria que impide el retorno venoso y representa una alta pos carga para ventrículo derecho durante
el periodo de su aplicación. El reclutamiento exitoso
tiende a minimizar el riesgo. Grasso (14) y Lim (15)
concuerdan con Constantin (1) en resaltar estos efectos hemodinámicos y en ilustrar que las fluctuaciones
de alta presión son mejor toleradas que con alta presión sostenida. En modelos experimentales, la neumonía parece ser la condición con mayor riesgo de hipotensión durante las maniobras de reclutamiento (15).
La media de la presión de la vía aérea se puede reducir considerablemente mientras se mantiene el mismo valor de la presión pico de la vía aérea- valor real
de la presión de reclutamiento- al aplicar ventilación
corriente con una alta presión de meseta durante un
breve período (por ejemplo , la ventilación controlada por presión ). Debido a presiones superiores a 60
cm de H2O pueden requerirse volver a abrir algunas
unidades (16), está claro que las formas “ corrientes”
de reclutamiento son más propensos de ser exitosas
y bien toleradas que la inflación sostenida. Una vez
abiertas, la presión al final de la espiración aplicada
debe ser liberada por etapas, guiándonos a través de
la oxigenación y/o variables mecánicas de deflación
espiratorias para identificar la PEEP adecuada que
sostenga el reclutamiento completo. Casi invariablemente, ese nivel de sostenimiento del PEEP post-reclutamiento es superior al valor inicial.
Antes de abarcar el concepto de “pulmón abierto”,
es importante no sólo para entender los principios de
reclutamiento, sino preguntarse si las técnicas de pulmón abierto se deben aplicar - y a quién. La apertura y el cierre de las unidades pulmonares no siempre
serán perjudiciales. Por ejemplo, cuando se requieren
presiones relativamente bajas para ventilar de manera
efectiva y la función de surfactante está bien conservada, cualquier efecto de daño pulmonar de la apertura y cierre deben ser modestos. El tejido sin aire es
menos probable que sea propenso a VILI, el pulmón
adyacente si lo es. En muchos casos, el costo del reclutamiento puede exceder el beneficio, reclutando unas
cuantas unidades y lesionando muchas otras. Aparte
de la selección del PEEP inicial, donde las maniobras
de reclutamiento son esenciales, las maniobras de
reclutamiento son lógicamente reservadas para los
casos en los que se ha observado deterioro del intercambio de oxígeno y de la mecánica pulmonar (como
304
después de la aspiración de la vía aérea) o un nuevo
evento clínico, de lo contrario se necesitará un ajuste
de PEEP y volumen corriente.
Referencias
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27 / ¿Cómo reclutar mejor al pulmón lesionado?
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305
APUNTES
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28
Papel de las maniobras de
reclutamiento pulmonar en
el paciente con SDRA
Lucas Polanco, MD; Leopoldo Ferrer, MD
Introducción
Las maniobras de reclutamiento alveolar se definen
como la reexpansión de áreas pulmonares previamente colapsadas mediante un incremento breve y controlado de la presión transpulmonar. Se pueden definir
también como la apertura de unidades pulmonares
colapsadas no aireadas, a través de un incremento
transitorio de la presión transpulmonar por encima
del volumen corriente. Es un proceso continuo que
está dirigido a crear y mantener una situación libre
de colapso con el fin de aumentar el volumen al final de la espiración. Las maniobras de reclutamiento
alveolar se proponen como otro posible componente
en la ventilación mecánica protectora, pero el soporte
clínico es bastante variable, el cual puede deberse a
la diversidad de situaciones clínicas que podemos encontrar, los diferentes estados de la lesión pulmonar y
las múltiples tipos de maniobras que se realizan en las
diferentes unidades de cuidados intensivos.
Principios fisiológicos
El síndrome de dificultad respiratoria aguda se caracteriza por inflamación, edema y lesión de la membrana alveolo capilar, ocupación del espacio alveolar por
líquido, detritos celulares. Esta ocupación del espacio
alveolar, sumado al edema de la membrana alveolo
capilar, afecta las propiedades mecánicas del pulmón
aumentando la elastancia, disminuyendo las constantes de tiempo alveolar, haciendo al alveolo más
susceptible al colapso y disminuyendo de forma secundaria el volumen pulmonar aireado. Todas estas
alteraciones, la ocupación del espacio alveolar, el aumento en la elastancia pulmonar, la disminución del
volumen pulmonar llevan a un aumento del espacio
muerto alveolar y a una alteración del intercambio gaseoso que se termina manifestando como una hipoxemia persistente.
Para mejor compresión haremos un breve repaso
de la mecánica respiratoria. La ecuación del movimiento nos resume de forma matemática la mecánica
pulmonar y nos brinda una herramienta para describir los problemas respiratorios en el paciente sometidos a ventilación mecánica:
Paw + Pmus = flujo x resistencia +
volumen x distensibilidad + PEEP
De tal manera que podemos decir que el síndrome de
dificultad respiratoria es un problema de distensibilidad, compromete la tercera parte de la ecuación del
movimiento.
La mecánica respiratoria comprende cuatro presiones básicas: 1) la presión de vía aérea medida a nivel de
la boca en paciente con respiración espontánea, esta es
igual a la presión atmosférica que para efectos prácticos será 0; 2) la presión de superficie corporal alrededor
del tórax que también está representada por presión atmosférica; 3) la presión alveolar, es la presión que se
genera a nivel intrapulmonar y es la que se transmite al
espacio pleural; y 4) la presión pleural. De estas presiones se generan 4 gradientes de presión (figura 1):
1. Gradiente trans-vía aérea: es la diferencia entre
la presión de apertura de la vía aérea y la presión
alveolar. Este gradiente es necesario para vencer
la resistencia de vía aérea y generar el flujo de gas,
representaría la segunda parte de la ecuación del
movimiento.
2. Gradiente transtorácico: es la diferencia entre la
presión alveolar y la presión de superficie corporal a nivel del tórax. Representa el gradiente de
presión necesario para expandir la caja torácica.
3. Gradiente transpulmonar: es la diferencia entre
la presión alveolar y la presión pleural, la podríamos llamar como la presión de distención alveolar. Esta presión es la que genera apertura alveolar
y está relacionada con la lesión pulmonar induci-
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
da por el ventilador; podríamos decir que la presión resultante del gradiente 2 y 3 representan la
tercera parte de la ecuación del movimiento.
4. Gradiente de presión trans-respiratorio: es la
diferencia entre la presión de apertura de la vía
aérea y la presión de superficie corporal. Describe
la presión necesaria para abrir la vía aérea y los
pulmones en un paciente con ventilación mecánica con presión positiva. Tiene dos componentes el
primero es la presión trans-pulmonar y el segundo es la presión trans-vía aérea.
Paw
nerado en la vía aérea, en otras palabras es la facilidad
con la cual las unidades alveolares se pueden abrir,
existe dos tipos de distensibilidad una estática la cual
se mide en condiciones de no flujo, durante una pausa
inspiratoria. La fórmula para su medición es:
Volumen corriente (VT)/presión plateau – PEEP. Su
valor normal en paciente en ventilación mecánica
40 a 50 ml/cm H2O
Por ende, la elastancia (inverso a distensibilidad), es
la fuerza que se resiste a la inflación pulmonar y la
podemos definir como resistencia elástica o fuerza de
retracción elástica. Su valor normal es 10ml/cm H2O.
Elemento resistivo
Presión trans-vía aérea
Pawo
Elemento elástico
Presión transtorácica
Ptr
Pta
Volumen/
distensibilidad
Pbs
Pw o Ptt
Palv
Flujo x Resistencia
PA
PL o PTP
Presión transrespiratoria
Ppl
Pawo: presión apertura vía aérea
Palv: presión alveolar
Ppl: presión intrapleural
Pbs: presión superficie corporal
Paw: presión vía aérea (= Pawo)
PL o PTP: Presión transpulmonar (PL = Palv-Ppl)
Pw o Ptt: Presión transtorácica (Palv-Pbs)
Pta: Presión trans-vía aérea (Paw-Palv)
Figura 1. Presiones y gradientes transmurales de la vía aérea.
Como describimos anteriormente, para generar un
flujo de gas se requiere de una presión, más exactamente de un gradiente de presión, que genera una
cambio llamado presión trans-vía aérea, el cual es generado en respiración espontánea por los músculos
respiratorios. En pacientes con soporte ventilatorio
mecánico, el esfuerzo es generado por el ventilador
y/o los músculos respiratorios. La presión generada
debe vencer 2 tipos de fuerzas oponentes, la resistencia (dada por la vía aérea) y la elastancia (oposición a
deformación de los tejidos blandos) (figura 2).
La resistencia de la vía aérea, está determinada por
la ley de Poiseuille y la ley de Ohm, se calcula de la
siguiente manera:
Presión pico – Plateau/flujo.
Su valor normal 5cm H2O/L/seg
La distensibilidad, la cual definimos como el cambio
de volumen en relación con el cambio de presión ge-
310
Pvent + Pmus = Flujo x Resistencia +
Volumen
Distensibilidad
+ PEEP
Figura 2. Ecuación del movimiento de gases en la vía aérea. Fundamentos de ventilación mecánica. Luis A Ramos. Marge Medical Books. 2012.
El síndrome de dificultad respiratoria plantea un
problema de la 3 parte de la ecuación del movimiento, por una reducción del volumen pulmonar aireado, colapso alveolar y finalmente aumento de la elastancia pulmonar. Una de las estrategias que puede
disminuir su impacto es el reclutamiento alveolar.
El objetivo de esta maniobra es aumentar la presión
transpulmonar, presión de distención alveolar, para
abrir los alveolos colapsados, mejorar la distensibilidad y por último la oxigenación.
Podemos representar la disminución de la distensibilidad pulmonar y la respuesta al reclutamiento alveolar de forma gráfica a través de la curva de
presión-volumen (figura 3). Como podemos ver en la
gráfica tenemos dos ramas en el asa: en la primera, la
rama ascendente que representa la fase inspiratoria de
la respiración y la distensibilidad pulmonar, en esta
asa podemos ver 2 puntos: (a) punto de inflexión inferior, que indica la presión y volumen por debajo del
cual se tienden a colapsar casi todos los alveolos e históricamente ha sido utilizado para titular el PEEP. El
segundo punto (b) es el punto de inflexión superior,
nos indica el punto de presión y volumen por encima
28 / Papel de las maniobras de reclutamiento pulmonar en el paciente con SDRA
Volumen (ml)
1400
UIP
1200
P
1000
MC
800
600
400
LIP
200
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Presión (cm H2O)
Figura 3. Efectos pulmonares en la distribución de gases con relación a la curva presión volumen. Current Opinion in Critical Care. 2008;14:80-86.
del cual vamos a generar sobre-distensión alveolar. La
porción de la pendiente (c) entre estos dos puntos es
la región en la curva de presión y volumen de mayor
distensibilidad pulmonar, podemos ver que por debajo del punto de inflexión inferior y por encima del
punto de inflexión superior la curva se aplana indicando perdida de la distensibilidad.
El reclutamiento alveolar entendido como un aumento de la presión transpulmonar para abrir unidades alveolares colapsadas es un fenómeno que ocurre durante
toda el asa ascendente de la curva presión volumen.
La segunda parte de la curva, el asa descendente representa la fase espiratoria de la respiración, podemos
identificar en esta curva el punto (d) de máxima curvatura que refleja el punto donde teóricamente mayor
número de unidades alveolares están abiertas con un
nivel menor de presión, teniendo en cuenta que durante el asa espiratoria encontramos un mayor volumen pulmonar para cualquier presión de la vía aérea
en relación con el asa ascendente.
La curva de presión-volumen también nos permite
evaluar la histéresis, que definimos como la distancia vertical entre el asa ascendente (reclutamiento) y
el asa descendente (desreclutamiento). Este punto de
histéresis máxima indica la presión a la cual se ha ganado un volumen pulmonar determinado por el reclutamiento y que a partir de esa presión se comienza
a perder volumen perdida del reclutamiento, lo que
podría sugerir que este punto sea una buena referen-
cia para titular el PEEP. Existen estudios experimentales que evalúan la utilidad del punto de 90% de máxima histéresis comparada con tomografía de tórax con
adecuada correlación.
Fisiologíadelreclutamientoalveolar
La función primordial del reclutamiento alveolar es
abrir unidades colapsadas, mejorar la distensibilidad
pulmonar, disminuir el espacio muerto alveolar, aumentar el volumen pulmonar aireado y mejorar el
transporte de gases, mejorar la oxigenación.
Para lograr un adecuado reclutamiento alveolar se
requiere la generación de una presión transpulmonar
positiva, entendiendo por esta la diferencia entre la
presión alveolar y la presión pleural. La presión positiva aplicada por la ventilación mecánica a nivel alveolar es decir la presión plateau se transmite al espacio pleural haciendo de este espacio menos negativo
y por consiguiente produciendo una presión transpulmonar positiva. Como dijimos previamente, esta
presión transpulmonar la podemos llamar presión de
distensión alveolar.
Esta presión debe vencer las fuerzas elásticas pulmonares, como vemos representado en la ecuación
del movimiento y como también lo podemos evaluar
en el asa ascendente de la curva presión - volumen
(figuras 2 y 3). Cuando esta presión abre unidades
alveolares colapsadas, la distensibilidad pulmonar
311
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
mejora, hay una disminución del espacio muerto, del
shunt pulmonar y hay una mejora de la oxigenación.
El reclutamiento alveolar tiene dos componentes,
el primero es la presión aplicada y el segundo es el
tiempo durante el cual se aplica esta presión. La magnitud de la presión parece ser más importante que la
duración en el tiempo en el cual se aplica. En el 2008
se publicó un estudio experimental, un modelo donde se indujo SDRA en ratones, posteriormente fueron
sometidos a maniobras de reclutamiento alveolar, se
evaluó la respuesta con tomografía de tórax. El estudio reportó un mayor reclutamiento alveolar (80% del
tejido pulmonar colapsado) en los 2 primeros segundos de haberse instaurado la presión positiva en la
vía aérea; sin embargo, el reclutamiento es progresivo
hasta los 40 segundos en el modelo de CPAP con el
cual se realizó el estudio. Otro estudio realizado en
humanos por el Dr. Rthen (1999) evalúa la inflación
sostenida por 26 segundos en pacientes en anestesia y
encuentra que la presión sostenida por 7 a 8 segundos
reexpande la mayoría de las unidades pulmonares colapsadas (evaluado por tomografía axial computarizada), reportando además mejoría de la oxigenación
en estos pacientes (figuras 4 y 5).
Podemos deducir que la presión positiva aplicada
a nuestros pacientes para generar una presión transpulmonar positiva y abrir unidades alveolares, es más
importante que el tiempo durante el cual mantenemos
esta presión, y este último está en relación directa con
la aparición de efectos adversos como la presencia de
inestabilidad hemodinámica.
Moran y col., evaluaron los efectos fisiológicos del
reclutamiento alveolar en 13 pacientes adultos en la
fase aguda del síndrome de dificultad respiratoria del
adulto y encontraron que durante el periodo de mayor reclutamiento hubo un aumento significativo en
la presión plateau, aumento de la distensibilidad pulmonar, aumento de la oxigenación y de la PaO2. En
cuanto las medidas hemodinámicas encontraron un
aumento de la presión en cuña con una reducción del
gasto cardiaco y la presión arterial media, los cambios
hemodinámicos revirtieron a los 15 minutos de la maniobra de reclutamiento alveolar. Los cambios en la
oxigenación persistieron hasta 120 minutos después
y la distensibilidad regreso a su valor iniciar a los 15
minutos después del reclutamiento. Se concluyó que
esta estrategia de reclutamiento alveolar mejora la
oxigenación, pero puede deteriorar de forma importante la distensibilidad y puede generar inestabilidad
hemodinámica en los pacientes.
Suzumura y col, en un meta-análisis que evalúa los
cambios en la mecánica y fisiología pulmonar encontraron que las maniobras de reclutamiento se asocian
a mejoría en la oxigenación con una P = 0,04, aumento
de los índices de oxigenación PaO2/FIO2 con una P
= 0,01, disminución de los requerimiento de oxigeno
Curva de presión volumen
Figura 4. Valoración por tomografia axial computarizada del tejido pulmonar aireado con relación a la curva presión-volumen.
Current opinion in critical care. 2005;11:18–28.
312
28 / Papel de las maniobras de reclutamiento pulmonar en el paciente con SDRA
a
Presión
25
A
B
B
20
Deflación
Volumen
15
C
D
10
PIIi durante la inflación
A
5
C
Pulmón totalmente recluido
D
Inflación
0
0
10
20
30
40
50
Presión
b
PISd durante la deflación
PIIi durante la deflación
Figura 5. Efectos alveolares del reclutamiento en diferentes puntos de la curva presión-volumen. Intensive care med. 2007;33:1204-12011.
menor FIO2 con una P = 0,09 y un aumento de la distensibilidad pulmonar con una P = 0,03, sin cambios
significativos en el CO2.
Efectos sistémicos de las maniobras
de reclutamiento alveolar
Las maniobras de reclutamiento alveolar tienen no
solo efectos a nivel pulmonar sino también a nivel sistémico. Para mayor compresión de los cambios fisiológicos se debe tener en cuenta la interacción corazónpulmón durante la aplicación de presión positiva al
tórax. Un aumento de la presión positiva del tórax,
aumenta la presión sobre la aurícula derecha, aumenta el gradiente entre la aurícula y la presión media de
llenado sistémico, con una disminución del retorno
venoso y una reducción de la precarga del corazón
derecho. La distensión alveolar producida por la presión positiva genera compresión de las arteriolas y
capilares que están en estrecha cercanía a los alveolos
con un aumento de la resistencia vascular pulmonar,
aumentando la post carga del ventrículo derecho,
además puede producir desplazamiento paradójico
del septum interventricular y por consiguiente disminuir la precarga del ventrículo izquierdo, esta reducción de la precarga se traduce en una disminución del
volumen sistólico del ventrículo izquierdo, reducción
del gasto cardiaco y la presencia de hipotensión asociada a la realización de reclutamiento alveolar.
Los cambios a nivel de la hemodinamia del sistema
nervioso central se pueden explicar también a la luz
de la interacción corazón pulmón, teniendo en cuenta
lo siguiente: el aumento de la presión de la aurícula
derecha por transmisión de la presión positiva en el
tórax específicamente la presión a nivel alveolar reduce el retorno venoso, lo cual genera una reducción del
drenaje sanguíneo del sistema nervioso central y puede aumentar la presión intracraneana. Sumado a esto
hay una reducción del volumen sistólico por aumento
de la post-carga del ventrículo derecho, reducción de
la precarga del ventrículo izquierdo, generando un
menor volumen sistólico del ventrículo izquierdo y
comprometiendo la perfusión cerebral, esto contraindica el reclutamiento alveolar en pacientes con elevación de la presión intracraneana.
Un estudio realizado por Moran y col, sobre los
efectos fisiológicos de una maniobra de reclutamiento
alveolar en síndrome de dificultad respiratoria, evaluó
los cambios hemodinámicos de los pacientes expuestos
a reclutamiento alveolar y reportó una reducción de la
presión arterial media, aumento de la presión arterial
media pulmonar, reducción del gasto cardiaco y aumento de la presión en cuña durante el máximo reclutamiento. Los cambios hemodinámicos revirtieron a los
15 y 120 minutos posterior al reclutamiento alveolar.
Un meta-análisis publicado por Cochrane en 2009
concluye que no hay diferencia estadísticamente significativa en cuanto a la presencia de barotrauma o en
la presión arterial en pacientes sometidos al reclutamiento alveolar.
Podemos concluir basados en la fisiología del reclutamiento alveolar, en la interacción corazón pulmón y
313
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
en resultados de estudios que si existe un riesgo de alterar los parámetros hemodinámicos de los pacientes
a pesar que no exista un impacto importante en los resultados finales basado en meta-análisis. Sin embargo,
siempre que se realice reclutamiento alveolar se debe
monitorear de forma estricta la hemodinamia del paciente y se debe asegurar un adecuado estado de volemia previo a la realización de este procedimiento, si es
necesario se debe titular medicamentos vasopresores.
Indicaciones de reclutamiento
alveolar
El reclutamiento alveolar se debe realizar en el contexto de pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda definido por una PaO2/FIO2 menor a 300,
pacientes con hipoxemia refractaria definida como
una PaO2/FIO2 < 100 mm Hg por 12 a 24 horas con
un PEEP 10 cm H2O y una FIO2 mayor a 50. También
se puede realizar posterior al retiro involuntario o voluntario del soporte ventilatorio, por ejemplo posterior a la aspiración secreciones traqueales, traslados
para realización de exámenes, desconexión accidental del ventilador, pacientes con atelectasias y en post
operatorios que presentan hipoxemia.
El reclutamiento alveolar se debe realizar temprano
en el curso de la enfermedad pulmonar aguda, idealmente en las primeras 72 horas, antes que inicie el
proceso de cicatrización y fibrosis.
¿Cómo se debe preparar al paciente para las
maniobras de reclutamiento alveolar?
El paciente que se va a someter a maniobras de reclutamiento alveolar debe cumplir primero criterios
clínicos, diagnóstico de síndrome de dificultad respiratoria aguda por criterios de Berlín o patología
pulmonar como neumonía (este subgrupo con menor
respuesta al reclutamiento) o atelectasias que cursen
con hipoxemia a pesar de un adecuado manejo ventilatorio. Todo paciente debe ser ventilado con parámetros de ventilación protectora, ya sea en un modo
controlado por presión o volumen, y en la mayoría de
los casos, de acuerdo al estado clínico del paciente con
una FIO2 del 100%.
Se debe realizar una evaluación del estado hemodinámico del paciente, optimizar estado de volemia, requiere de una adecuada monitoria hemodinámica, presión
arterial, presión venosa central (opcional), frecuencia
cardíaca, saturación de oxígeno y ojalá un dispositivo
que nos permita evaluar la interacción corazón-pulmón
como Vigileo-Flotrac, Picco u otro dispositivo de monitoria hemodinámica mínimamente invasiva.
El paciente debe recibir una adecuada sedación y
analgesia con un objetivo de RASS -4 a -5, e incluso
314
puede requerir relajación neuromuscular transitoria,
con el objetivo de suprimir cualquier esfuerzo inspiratorio durante la realización de reclutamiento alveolar,
ya que es un procedimiento incómodo y genera asincronía si el paciente hace esfuerzo respiratorio durante
el mismo. Debe ser realizado por un experto en ventilación mecánica (intensivista y Terapeuta respiratorio),
registrarse con cada cambio de presión administrada
por el ventilador: la distensibilidad estática, presión
plateau, saturación de oxígeno y signos vitales. Vale la
pena recordar que todo reclutamiento alveolar termina
con la titulación del mejor PEEP para el paciente.
¿Cómo se define la respuesta al
reclutamiento alveolar?
No hay un consenso general para definir una respuesta adecuada al recelamiento alveolar, aunque una
buena meta seria mejoría en la oxigenación, reducción
en el requerimiento de FIO2, reducción del espacio
muerto alveolar, reducción del shunt y mejoría de la
mecánica respiratoria evaluada por mejoría de la distensibilidad pulmonar. Sin embargo, no hay estudios
que evalúen estos parámetros como meta en la realización de reclutamiento alveolar. Los parámetros
descritos que determinan una adecuada respuesta al
reclutamiento alveolar son los siguientes
• Aumento de la PaO2/FIO2 del 50%.
• Aumento de la PaO2/FIO2 del 20%.
• Con FIO2 al 100%: PaO2 + PaCO2 = 400.
• Relación PaO2/FIO2 >350
• Con reclutamiento máximo asa de tejido pulmonar colapsado < 5%.
¿Cómo realizar el reclutamiento alveolar?
El reclutamiento alveolar se ha intentado incluir como
hace parte de la estrategia de ventilación protectora.
Es una propuesta controvertida, los estudios reportan
mejoría de la oxigenación y la mecánica pulmonar,
sin un impacto significativo sobre la mortalidad. En
los estudios realizados hasta el momento que evalúan
reclutamiento alveolar, no hay consenso general que
defina como realizar de forma universal el reclutamiento alveolar. Podemos encontrar estrategias tan
variadas como estudios realizados (figura 6). Como
mencionamos previamente, no podemos pensar en
reclutar sino pensamos en titular el PEEP, es muy difícil desprender estas dos maniobras.
Históricamente se han descrito los siguientes métodos de reclutamiento alveolar.
Inflación sostenida: una presión positiva continua de
la vía aérea aplicada para un nivel deseado entre 35 a
50 cm H2O por 20 a 40 segundos, es el método más frecuente de reclutamiento, se debe retirar la presión so-
28 / Papel de las maniobras de reclutamiento pulmonar en el paciente con SDRA
Presión de vía aérea
Inflación sostenida
Suspiro basado en presión inspiratoria
Suspiro basado en PEEP
Incremento intermitente de PEEP
Tiempo
Figura 6. Estrategias de reclutamiento pulmonar. Eur respir mon. 2012;55:40-53.
porte durante la realización de esta maniobra. A pesar
de aplicar este nivel de presión es posible que no se logre un aumento significativo en la presión transpulmonar para alcanzar un máximo reclutamiento. Esta es la
estrategia más comúnmente utilizada; sin embargo, los
estudios han reportado que el beneficio de oxigenación
y distensibilidad se observa en los primeros 15 segundos, pero que los efectos hemodinámicos adversos se
observan en los últimos 25 segundos. Por ende, la tendencia es a no utilizar esta presión sostenida por tanto
tiempo y cada vez más cae en desuso esta propuesta.
A continuación se describen algunos de los métodos de presión sostenida utilizada en estudios (Paterson, 2012):
• Inflación sostenida: CPAP 40 cm H2O por 7 a 8 segundos.
• Inflación sostenida 40 cm H2O por 40 segundos.
• Inflación sostenida con presión pico de 45 cm H2O
o presión que se logre con VT 10 ml/kg la que sea
menor por 20 segundos.
• CPAP aplicado 20% por encima de la presión pico
sobre la presión soporte por 3 a 5 segundos cada
minuto por una hora.
• Inflación sostenida con presión pico de 45 cm H2O
o presión que se logre con VT 10 ml/kg la que sea
menor por 20 segundos.
Suspiros: existen varios tipos de suspiros utilizados
como maniobra de reclutamiento:
• Un aumento independiente o consecutivo de la
presión inspiratoria en modos controlados por
volumen o por presión.
• Un incremento periódico del PEEP durante algunas respiraciones.
•
•
Los suspiros intermitentes usando 3 suspiros consecutivos a una presión de 45 cm H2O o incrementando el PEEP por 2 respiraciones cada minuto,
han demostrado generar reclutamiento alveolar.
Se ha descrito también la utilización de suspiro
extendido, el cual se realiza aumentando el PEEP
a una presión de 30 cmH2O y disminuyendo el volumen corriente durante 2 minutos
Suspiro sostenido: reducción gradual del volumen n corriente de 8 a 2 ml/kg y un incremento
del PEEP 10-25 cmH2O de manera ascendente, 30
segundos en cada paso, cuando se logra VT 2ml/
kg y un PEEP 25 cm H2O se administró CPAP a
un nivel de 30 cm H2O por 30 segundos, posteriormente se realiza la maniobra de forma descendente hasta el nivel de base.
Ventilación controlada por presión: la otra estrategia
es ventilación controlada por presión, con un aumento súbito de la PEEP y la presión máxima a valores
entre 15-20 y 40-50 cmH2O, respectivamente, según
tolerancia del paciente. Se programa una frecuencia
de 8-10 por minuto y se realiza durante un minuto con
retorno a sus parámetros basales durante dos minutos, pudiéndose repetir estos ciclos según respuesta y
necesidades clínicas.
Escalonamiento: Esta técnica consiste ventilaciones
controladas por presión con un aumento progresivo de
la presión hasta alcanzar una meta fijada por lo regular
40 cm H2O de presión máxima (aunque hay estudios
que han alcanzado valores hasta de 60 cm H2O). Conservando una presión de conducción de 15 cm H2O.
Ejemplo estrategia de escalonamiento (figura 7):
315
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
50
Paw (cm H2O)
40
30
20
10
0
Figura 7. Representación gráfica de la estrategia de Reclutamiento pulmonar ascendente. Am J respir crit care med. 2004;170:1066-1072.
•
Estrategia PHARLAP: ventilación controlada por
presión. Presión plateau < 30 cm H2O.Volumen corriente < 6 ml/kg. Posición supina, elevación de la
cabeza 30, FIO2 para saturación entre 90-92%. Presión alta 15 cm H2O por encima del PEEP. Elevación de la presión alta de forma escalonada cada
2 minutos de la siguiente forma: 20, 30 y 40 cm
H2O (fase de reclutamiento). Luego reducción de
la siguiente manera cada 3 minutos: 25, 22,5, 20,
17,5 hasta una reducción máxima de 15 cm H2O.
Se realiza esto hasta que se presenta una desaturación de oxigeno de 1% (punto de desreclutamiento), El PEEP luego se incrementa a 40 cm H2O por
un minuto y retorna a un nivel de 2,5 cm H2O encima del punto de des reclutamiento (fase de titulación de PEEP).
¿Existen otras técnicas de reclutamiento
alveolar?
Sí existen otras formas de hacer un reclutamiento pulmonar de manera activa, entre ellas tenemos:
Ventilación en posición prona: la ventilación en posición prona se ha realizado durante los últimos 30 años
en pacientes con falla respiratoria hipoxémica. Dentro
de los beneficios de la ventilación prona encontramos
mejoría en la oxigenación y disminución del shunt
intrapulmonar, dado por cambios en la distribución
de la ventilación y la perfusión pulmonar. Hay distri-
316
bución del flujo sanguíneo a zonas mejor ventiladas y
distribución de la ventilación a áreas mejor perfundidas. La posición prona revierte el efecto de la gravedad
y se recluta todo el parénquima pulmonar que estaba
en zonas declives, lo cual se ha documentado en estudios con tomografía de tórax (figura 8). La posición
prona también homogeniza de la presión transpulmonar, normalmente esta presión es mayor en zonas no
dependientes y menor en zonas dependientes de gravedad, durante la posición prona la presión transpulmonar se hace menos negativa en zonas dependientes
y menos positivas en zonas no dependientes.
En cuanto a la mecánica pulmonar la posición prona hace que la pared anterior del tórax sea más rígida,
esto hace que los pulmones queden sometidos dentro
de una caja rígida, lo que al parecer genera una distribución más homogénea el volumen corriente con una
mejoría del intercambio gaseoso. Otro efecto es el desplazamiento anterior de las estructuras mediastinales,
el corazón, esto libera los pulmones de una fuerza
compresiva. Con relación al volumen pulmonar al final de la espiración cuando se compara la posición supina vs. la posición prona, existe evidencia soportando que es mayor durante la posición prona, aunque
la diferencia no es estadísticamente significativa. Esta
posición también genera homogenización del strain
pulmonar y reduce el estrés secundario.
Oczenski y col., evaluaron el intercambio gaseoso en
pacientes con SDRA temprano extra-pulmonar, quie-
28 / Papel de las maniobras de reclutamiento pulmonar en el paciente con SDRA
Figura 8. Efectos de la posición prona sobre la distribución de la ventilación pulmonar. Reclutamiento pasivo de la región dorsal
durante la posición prona. Crit Care Clin. 2011;27:511-523.
Porcentaje
menor de
pulmón
potencialmente
reclutable
Reclutamiento
tomografía de tórax
Porcentaje
mayor de
pulmón
potencialmente
reclutable
Figura 9. Valoración de pulmón potencialmente reclutable por tomografía axial computarizada. N Engl J Med. 2006;354:1775-86.
nes requirieron ventilación en posición prona. El método de reclutamiento utilizado fue inflación sostenida
de CPAP 50 cm H2O por 30 segundos. Ellos reportaron
que esta maniobra de reclutamiento realizada en pacientes con SDRA extrapulmonar temprano mejora la
oxigenación de forma sostenida en pacientes respondedores y no respondedores a la posición prona.
¿Cómo predecir la respuesta al reclutamiento
alveolar?
No existe actualmente una escala de predicción para
evaluar la respuesta al reclutamiento alveolar. Sin
embargo, las características clínicas del paciente, el
tiempo de evolución de la enfermedad, las altera-
ciones de la anatomía de la pared torácica y los hallazgos en la tomografía de tórax, son herramientas
útiles que sugieren éxito o no, de las estrategias de
reclutamiento alveolar.
• Origen del síndrome de dificultad respiratoria
agudo: se ha demostrado que en SDRA de origen
extra pulmonar hay mayor respuesta. Esto se puede explicar por un menor compromiso del espacio
intra-alveolar.
• Tiempo de evolución: es más efectiva en estadios
tempranos de la lesión pulmonar. De forma más
tardía empiezan los cambios fibróticos con mayor
compromiso de la elastancia pulmonar.
• Capacidad de expansión de la caja torácica: en
paciente con alteraciones anatómicas que dismi-
317
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
nuyen la distensibilidad de la caja torácica, las maniobras de reclutamiento parecen no ser efectivas.
Gatinoni y col, evaluaron 68 pacientes con SDRA con
control topográfico. Se aplicó presión positiva de la
vía aérea a niveles de 5, 15 y 45 cm H2O. Se definió
el tejido pulmonar potencialmente reclutable como el
porcentaje de tejido pulmonar, en el cual se restauró la
aireación a un rango de presión entre 5 y 45 cm H2O.
Ellos reportaron que el porcentaje de pulmón reclutable es muy variable con una media de 13% + o menos
11% y que está altamente correlacionado con el porcentaje de tejido pulmonar en el cual la aireación fue
mantenida posterior a la aplicación de PEEP. Una media de 24% de tejido pulmonar no es reclutable. Los
pacientes con alto porcentaje de pulmón reclutable
tienen un peso pulmonar mayor, pobre oxigenación,
baja distensibilidad pulmonar y altos niveles de espacio muerto con una mayor mortalidad.
Valoración de maniobras de
reclutamiento
Las maniobras de reclutamiento alveolar se pueden evaluar de 2 formas: una imagenológica y una fisiológica.
Dentro de las herramientas de monitoria imagenológica,
el gold standard es la tomografía de tórax, otras herramientas de monitoria imagenológica son la ecografía de
tórax y la tomografía por impedancia eléctrica.
La monitoria fisiológica de las maniobras de reclutamiento alveolar se puede realizar con las siguientes
herramientas: curva de presión*volumen, distensibilidad, evaluación de la oxigenación por medio de gases
arteriales y saturación de oxígeno, medición de capacidad residual funcional, strain pulmonar, histéresis,
espacio muerto y medición del shunt.
De todas maneras debemos entender que el impacto positivo del reclutamiento se verá si y solo si, el
efecto de un aumento de tejido pulmonar aireado se
asocia a un aumento de tejido perfundido.
Estrategias de evaluación imagenológica
Tomografía axial computarizada
Esta técnica es el gold standard de la monitoria de reclutamiento alveolar. Su evaluación nos permite conocer
de forma muy precisa el volumen de tejido pulmonar,
peso pulmonar, volumen pulmonar aireado. La evaluación se realiza a la luz de una cuantificación de la
aireación pulmonar de la siguiente forma: 1) aireación
normal: atenuación tomográfica entre – 900 unidades
hounsfields (HU) a – 500 HU; 2) hiperinflación densidad menor a -900 UH; 3) aireación insuficiente una
318
densidad entre – 100 a – 500 UH y 4) una densidad
menor a – 100 UH (Gattinoni, 2006) (LU, 2013).
La tomografía de tórax puede evaluar la maniobra de reclutamiento alveolar cuantificando la disminución del tejido pulmonar no aireado y el tejido
pulmonar potencialmente reclutable. Este último lo
podemos definir como el porcentaje del peso pulmonar total que corresponde al tejido pulmonar no
aireado en el cual la aireación es restaurada con presión positiva en la vía aérea de 45 cm H2O a partir
de una presión de 5 cm H2O. Además, la medición
de reclutamiento alveolar se correlaciona con incrementos de la PaO2.
Las desventajas son el costo, el traslado del paciente muchas veces inestable a la sala de tomografía,
traslado del ventilador y realización de maniobra de
reclutamiento en un sitio poco seguro y sin poder asegurar toda la monitoria hemodinámica con la cual se
debe hacer el procedimiento.
Ecografía pulmonar
La gran ventaja de este método es que se puede realizar al lado de la cama del paciente, no requiere sedación profunda ni parálisis neuromuscular, se puede
realizar diariamente y con menos costos. Las limitaciones del método son la presencia de enfisema subcutáneo o la presencia de vendajes a nivel del tórax,
observador dependiente, y que no nos permite una
evaluación de la hiperinflación (figura 10).
La evaluación del reclutamiento alveolar lo podemos realizar con el índice de aireación.
1. Aireación normal (N): Presencia de líneas transversales A, Menos de 2 líneas B.
2. Pérdida moderada de la aireación pulmonar. Múltiples líneas B bien definidas (B1).
3. Pérdida de la aireación pulmonar severa. Múltiples líneas B coalescentes (B2).
4. Consolidación pulmonar (C). Patrón de tejido
blando con broncograma dinámico.
Basado en el esquema podemos realizar una cuantificación de la aireación de la siguiente forma: se califica
1 punto si tenemos los siguientes cambios con la maniobra de reclutamiento. 1 punto si de B1 a N o B2 a
B1 o C a B2. 3 puntos si B2 a N o C a B1 y 5 puntos si
C a N. de la misma forma pero en sentido contrario
podemos realizar la cuantificación de pérdida de aireación (tabla 1).
Los estudios realizados evaluando esta escala
evidencian que existe una correlación estadísticamente significativa entre la aplicación del PEEP, el
volumen pulmonar reclutado y el score de ultrasonografía pulmonar.
28 / Papel de las maniobras de reclutamiento pulmonar en el paciente con SDRA
ZEEP
PEEP
Ecografía de
tórax
Figura 10. Valoración de tejido pulmonar aireado por ecografía con PEEP y sin PEEP (ZEEP). Am J Respir Crit Care Med. 2011;183:341-347.
Tabla 1. Puntaje de aireación por ultrasonido. Am J Respir Crit Care
Med. 2011; 183:341-347.
Cuantificación de
Cuantificación de pérdida
aireación
de aireación
1 punto
3
5
5
3
1 punto
puntos puntos puntos puntos
B1 → N B2 → N C → N N → C N → B2 N → B1
B2 → N C → B1
B1 → C B1 → 2
C → B2
B2 → C
Tomografía por impedancia eléctrica
Es un método no invasivo, libre de radiación y con imágenes en tiempo real, permite la obtención de imágenes en un corte transversal de la ventilación pulmonar
al lado de la cama del paciente. Permite la evaluación
regional de los cambios en la ventilación alveolar y podemos evaluar la hiperinflación pulmonar. Estudios
realizados evidencian adecuada correlación con la tomografía computarizada de tórax (figuras 11 y 12).
Evaluación de la mecánica pulmonar
y reclutamiento alveolar (curva de
presión-volumen)
Desde el punto de vista fisiológico cualquier incremento de volumen para una presión estática de la vía
aérea establecida es un signo de reclutamiento alveolar de una región pulmonar no aireada.
El reclutamiento alveolar inducido por PEEP definido como el incremento del volumen pulmonar a
una presión medida de la vía aérea sobre la curva de
presión volumen se puede medir a diferentes niveles
de PEEP.
La curva de presión volumen también nos permiten evaluar perdida de la distensibilidad y sobredistensión alveolar. Estudios realizados comparando
este método con tomografía axial computarizada
evidencian una adecuada correlación entre los dos
métodos.
319
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
1
2
Ventilación regional
1
Ventilación regional
2
EIT
Ventilación 2 Minus
1
EELI
2 Minus 1
PEEP
(cm H2O)
Figura 11. Valoración de la distribución del gas pulmonar usando tomografía por impedancia eléctrica. Curr Opin Crit Care.
2012;18:35-41.
Imagen minuto
30,0
0
-30,0
15 PEEP
10 PEEP
5 PEEP
0 PEEP
13,0
0
-13,0
Figura 12. Representación de la distribución del gas pulmonar durante una maniobra de inflación sostenida y posterior deflación.
Curr Opin Crit Care. 2012;18:35-41.
Estrategias de evaluación no imagenológica
Medición de espacio muerto
El espacio muerto representa la porción de ventilación que no participa en el intercambio gaseoso por
que no entra en contacto con el flujo sanguíneo capilar. El espacio muerto puede reflejar cambios en
la condición pulmonar como colapso, reclutamiento alveolar y sobredistensión alveolar. La disminu-
320
ción del espacio muerto alveolar con la aplicación
de PEEP es un reflejo de reexpansión pulmonar. De
igual manera un aumento del espacio muerto durante la maniobra de reclutamiento indica la presencia
de sobredistención.
En la interpretación del espacio muerto hay que
tener en cuenta el gasto cardiaco, ya que tiene una
relación que es inversamente proporcional. Se han
realizado estudios evaluando la medición de espacio
28 / Papel de las maniobras de reclutamiento pulmonar en el paciente con SDRA
muerto a partir de capnografia volumétrica comprándola con estudios de tomografía axial computarizada,
con una adecuada correlación.
Capacidad residual funcional
La capacidad residual funcional es la cantidad de gas
que permanece en el pulmón posterior a una espiración normal, esta disminuye en paciente con síndrome de dificultad respiratoria del adulto. Dentro de las
estrategias para mejorar este parámetro encontramos
la presión positiva al final de la espiración, lo cual se
ve traducido en un aumento del volumen pulmonar
al final de la espiración. La curva de presión volumen
nos permite evaluar no solo el reclutamiento alveolar
sino también la hiperinflación.
La espirometria dinámica nos permite evaluar al
lado de la cama del paciente los valores de volumen
pulmonar al final de la espiración de una manera muy
sencilla y práctica. Una forma de evaluar el reclutamiento es estimando el volumen reclutado de la siguiente forma: (EELV a PEEP alto-EELV a PEEP bajo)
– mínimo incremento de volumen pulmonar a bajo
PEEP predicho (punto en el cual la distensibilidad permanece sin cambios después de la aplicación de PEEP).
Histéresis
La histéresis pulmonar es un fenómeno en que la relación entre presión y volumen es diferente durante la
inspiración y la espiración. El asa ascendente de esta
curva representa el reclutamiento y el asa descendente el desreclutamiento de las unidades alveolares. La
distancia vertical entre el asa ascendente y descendente a una presión especifica indica el reclutamiento
alveolar a esa presión. Entre mayor es la convexidad,
representada por esta distancia, mayor es el potencial
de reclutamiento.
La máxima histéresis indica la presión a la cual el
volumen ganado por el reclutamiento predomina por
encima del volumen perdido. Estudios experimentales evaluando el punto del 90% de máxima histéresis,
sugiere que se obtiene igual oxigenación, mayor distensibilidad, y menos áreas pulmonares en hiperinflación que cuando el PEEP es titulado con el punto de
inflexión inferior o el punto máxima curvatura en el
asa descendente.
Evidenciasobrereclutamientoalveolar
Se han publicado muchos estudios desde 1990, los cuales se caracterizan por una población heterogénea, un
tamaño de muestra reducido y múltiples formas de
realizar las maniobras de reclutamiento, limitándonos
en poder concluir o escoger cual pudiera ser la mejor
estrategia para aplicar en nuestros pacientes. Sin embargo, los resultados son similares y los estudios reportan una mejoría importante en la oxigenación evaluada
por PaO2/FIO2, mejoría de la distensibilidad pulmonar, reducción de espacio muerto alveolar, reducción
del shunt, aumento del volumen pulmonar total y aumento del volumen pulmonar al final de la espiración.
Por otro lado, se reporta la presencia de inestabilidad
hemodinámica, pero con una diferencia no estadísticamente significativa. Con relación al impacto en la
mortalidad, la mayoría de los estudios han mostrado
que no se disminuye; sin embargo, un meta-análisis reciente publicado en el 2014, reporta una reducción en la
mortalidad, pero con un bajo nivel de evidencia.
Pelosi y col. evaluaron el uso de maniobras de reclutamiento con tres suspiros consecutivos alcanzando una presión plateau de 45 cm H2O cada minuto por
1 hora en 10 pacientes con SDRA, y encontraron un
aumento en el volumen pulmonar al final de la espiración, disminución del shunt intrapulmonar y mejoría
de la oxigenación a favor del grupo que recibió reclutamiento pulmonar.
Lapinsky y col. evaluaron el reclutamiento alveolar
realizado con inflación sostenida de 45cm H2O o un
pico de presión a un volumen corriente de 12ml/kg o
el menor de los dos por un periodo de 20 segundos,
en 14 pacientes con SDRA, encontrando mejoría de la
saturación de oxigeno por un periodo de 4 horas, sin
reportar eventos adversos.
Rothen y col. evaluaron la inflación sostenida por
26 segundos en pacientes sometidos a anestesia y encontraron que la presión sostenida por 7 a 8 segundos
reexpande la mayoría de las unidades pulmonares colapsadas (evaluado por tomografía axial computarizada) y además reportaron mejoría de la oxigenación
en estos pacientes (HU, 1999).
Lim y cols evaluaron en un modo controlado por
volumen en 20 pacientes con SDRA, reducción del
volumen corriente a 2 ml/kg e incremento del PEEP
5 cm H2O cada 30 segundos, al alcanzar un volumen
corriente de 2 ml/kg y PEEP 25 cmH2O, aplicaron
CPAP 30 cm H2O por 3 segundos y regresaron posteriormente a los parámetros ventilatorios de base en el
mismo sentido pero en forma inversa. Reportaron un
aumento de la PO2 y de la distensibilidad estática sin
complicaciones respiratorias o hemodinámicas.
Bein y col. evaluaron un incremento progresivo de
la presión pico de la vía aérea hasta 60 cm H2O y se
sostiene por 30 segundos. El estudio se realizó en 11
pacientes con trauma craneoencefálico y síndrome de
dificultad respiratoria aguda, reportando mejoría en la
oxigenación y deterioro de la hemodinamia cerebral.
Patroniti y col. evaluaron CPAP 20% mayor a la
presión pico de la vía aérea por 3 a 5 segundos cada
321
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
minuto en pacientes ventilados con presión soporte,
el estudio se realizó en 13 pacientes con SDRA. Reportaron mejoría de la distensibilidad pulmonar.
Oczenski y col. evaluaron CPAP 50 cm H2O por 30
segundos, en 30 pacientes con síndrome de dificultad
respiratoria aguda. Reportaron aumento breve de la
PaO2/FIO2 por un periodo menor a 30 segundos.
Girgis y col. evaluaron CPAP 40 cm H2O por 40
segundos, estudio realizado en 20 pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda, reportando
mejoría en la relación PaO2/FIO2.
Meade y col. evaluaron CPAP 40 cmH2O por 40
segundos dentro de estrategia de pulmón abierto, en
983 pacientes con SDRA, reportando reducción en la
mortalidad estadísticamente no significativa y mejoría de la hipoxemia.
Hodgson y col. evaluaron la estrategia PHARLAP.
La estrategia de pulmón abierto fue asociada a menor
producción y liberación de citoquinas, mejoría de la oxigenación y mejor distensibilidad pulmonar a los 7 días
de tratamiento. No hubo impacto sobre la mortalidad,
días de ventilación mecánica ni días de hospitalización.
De Matos y col. evaluaron en 51 pacientes con
síndrome de dificultad respiratoria maniobras de
máximo reclutamiento en presión control guiado por
tomografía de tórax, reportaron un aumento de la
PaO2/FIO2 de forma mantenida reducción del tejido
pulmonar no aireado medido por TAC.
Monge García y col. evaluaron el aumento progresivo del PEEP hasta 36 cmH2O, en 21 pacientes con
SDRA, reportando aumento de la distensibilidad y
PaO2/FIO2.
Suzumura y col. realizaron un meta-análisis con 10
estudios el cual fue publicado en el 2014 y que evalúa
los efectos del reclutamiento alveolar sobre los resultados clínicos en pacientes con síndrome de dificultad
respiratoria aguda. Teniendo en cuenta que varios estudios incluidos tienen alto riesgo de sesgo, reportaron que se observa un efecto positivo sobre la mortalidad hospitalaria con un RR 0,84 (95% CI =0,74-0,95)
y no hubo diferencias en la incidencia de barotrauma
con un RR 1,11 (95% IC CI 0,78-1,57), concluyéndose
que las maniobras de reclutamiento alveolar pueden
disminuir la mortalidad de los pacientes con SDRA
sin aumento del riesgo de eventos adversos mayores,
pero la evidencia actual no es definitiva ni consistente.
Conclusiones
En la actualidad podemos pensar que el reclutamiento alveolar pudiera hacer parte de la estrategia de
ventilación protectora, sin tener una evidencia clínica
sólida que nos muestre un impacto claro en la mortalidad de los pacientes. Estas maniobras pueden tener
una indicación clara en el paciente con hipoxemia en
322
el contexto de paciente con síndrome de dificultad
respiratoria agudo durante la fase temprana.
No hay una escala de predicción de respuesta al reclutamiento alveolar, pero la tomografía axial computarizada inicial en la valoración del paciente puede ser
una herramienta útil si medimos peso pulmonar y tejido pulmonar no aireado, e igualmente podemos predecir respuesta por las características del paciente, como
por ejemplo alteración en la anatomía de la caja torácica, SDRA extra pulmonar o pulmonar, entre otras.
El reclutamiento alveolar se debe realizar en un paciente con adecuada sedación y analgesia sin esfuerzo
respiratorio espontáneo, e incluso se puede requerir
relajación neuromuscular. Se debe ofrecer la mejor
monitoria hemodinámica disponible y el paciente
debe estar adecuadamente reanimado, con un adecuado volumen intravascular. Durante el procedimiento
es valioso registrar el nivel de presión administrado,
cambios de oxigenación, distensibilidad pulmonar,
espacio muerto, volumen al final de la espiración y
signos vitales, complementado con la monitoria imagenológica disponible en nuestra institución.
Podemos considerar las maniobras de reclutamiento alveolar como seguras y sugerimos utilizar
los suspiros intermitentes, ventilación controlada por
presión elevada o la técnica de escalonamiento. No tenemos soporte para sugerir continuar el uso de CPAP
sostenido por 40 segundos. De todas maneras, no hay
estudios que comparen métodos de reclutamiento alveolar, motivo por el cual no podemos decir cuál es
mejor. No olvidar la titulación del PEEP después del
reclutamiento.
La evidencia actual sugiere que el reclutamiento alveolar mejora la oxigenación, la distensibilidad
pulmonar, reduce el espacio muerto alveolar, el shunt
intrapulmonar, aumento el volumen pulmonar total
y el volumen al final de la espiración. Es un procedimiento seguro, los efectos adversos como barotrauma
e inestabilidad hemodinámica en comparación con
grupos control no tienen una significancia estadística.
Solo un meta-análisis ha mostrado un efecto a favor
de la reducción de la mortalidad, aunque el nivel de
evidencia no es bueno.
Lecturas recomendadas
Algaba A. Maniobras de reclutamiento alveolar en el sindrome de distres respiratorio agudo. Medicina intensiva.
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323
APUNTES
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29
El ajuste de la presión traspulmonar
en la prevención del daño pulmonar
inducido por ventilación mecánica
Guillermo Ortiz, Antonio Lara, Carmelo Dueñas.
El síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA)
y el daño pulmonar inducido por ventilación mecánica (VILI, por su sigla en inglés) siguen siendo un
reto para los clínicos encargados del cuidado de los
pacientes críticamente enfermos. Las investigaciones
actuales en torno al SDRA se centran en estrategias
de ventilación capaces de mejorar los resultados clínicos en estos pacientes. En esta revisión hacemos énfasis en las limitaciones que supone un manejo de los
ventiladores basado únicamente en las presiones en
la vía aérea. De manera específica se pasa revista a la
mecánica pulmonar básica, que incluye la elasticidad
de la pared torácica y la presión traspulmonar. Esta
revisión sugiere que la falta de eficacia de la ventilación mecánica que se ha observado en estudios recientes puede explicarse por perturbaciones de la presión
traspulmonar y de la elasticidad de la pared torácica.
Presentamos un método para estimar la presión pleural y traspulmonar a partir de la manometría esofágica. La cuantificación de estas variables y la individualización del manejo del ventilador basada en la fisiología particular del paciente pueden ser de utilidad
para los intensivistas que tratan enfermos con SDRA.
Es bien sabido que la ventilación mecánica con presión positiva puede exacerbar la lesión pulmonar aguda (LPA). Esta lesión pulmonar, conocida como daño
pulmonar inducido por ventilación mecánica (VILI),
es el resultado de diversos mecanismos, entre los que
se cuentan los ciclos de sobredistensión y colapso
alveolar que ocurren al tenor de las inspiraciones y
espiraciones efectuadas por el ventilador. La lesión
por sobredistensión, llamada también “volutrauma”,
es consecuencia de una excesiva tensión al final de la
insuflación, presumiblemente a causa de una elevada
presión intrapulmonar (1, 2). Por otra parte, el “atelectrauma” es consecuencia de la repetición de los cierres
y aperturas de las unidades alveolares al final de la
exhalación (3), presumiblemente porque los niveles
de presión positiva de final de espiración (PEEP) que
se alcanzan son insuficientes para impedir el desre-
clutamiento. Por último, el daño mecánico ocasiona
la liberación de mediadores biológicos que pueden
empeorar la lesión pulmonar y causar daños en otros
órganos. Esto ha recibido el nombre de “biotrauma”
(1-3).
Ventilación mecánica protectora
Se han hecho muchas investigaciones para comprender y así llegar a minimizar estos mecanismos de daño
pulmonar asociados a la ventilación mecánica. De manera notable, la red para el estudio del SDRA de los
Institutos Nacionales de la Salud de EE. UU. demostró una reducción del 22% en la mortalidad cuando
los pacientes recibían ventilación mecánica con volumen corriente (VC) de 6 mL/kg de peso corporal ideal
contra 12 mL/kg, y la presión meseta se mantenía por
debajo de 30 cmH2O (4). Este estudio definió con claridad una estrategia “protectora del pulmón” a fin de
minimizar los efectos del “volutrauma”.
Un estudio posterior hecho por investigadores de
la red para el estudio del SDRA (estudio ALVEOLI)
intentó precisar el mecanismo del “atelectrauma”
evaluando los efectos de niveles mayores o menores
de PEEP (5). Existe una significativa cantidad de datos preclínicos que sugieren que la minimización del
desreclutamiento alveolar al final de la exhalación
mediante niveles más altos de PEEP mitigaría esta lesión. En este estudio se distribuyeron al azar pacientes con diagnóstico de SDRA/LPA que ya recibían la
estrategia de ventilación con bajo volumen corriente
para que recibieran PEEP alta o baja determinada por
dos escalas diferentes, basadas solamente en la oxigenación del paciente. El nivel promedio resultante de
PEEP fue de ~14 cmH2O y de ~8 cmH2O en los grupos de PEEP alta y baja, respectivamente. Los autores
no pudieron demostrar mejoría en cuanto al criterio
de valoración primario, que era la mortalidad en la
unidad de cuidado intensivo (UCI), con una estrategia
alta (5).
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
Grasso y colaboradores afirman que el estudio
ALVEOLI no pudo demostrar los efectos benéficos
de una PEEP más alta porque el protocolo del estudio pasó por alto la individualización de la PEEP de
acuerdo con el sistema respiratorio de cada paciente
(6). Demostraron, mediante mediciones del intercambio gaseoso y de la mecánica respiratoria en una pequeña serie de pacientes, que la aplicación de niveles
más altos de PEEP usando el protocolo aplicado en el
estudio ALVEOLI causaba respuestas muy variables.
De manera específica, sólo 9 de 19 pacientes presentaron una respuesta favorable a la PEEP alta, medida
por el reclutamiento alveolar (según curvas de presión-volumen trazadas durante la insuflación a bajo
flujo), el aumento de la relación entre la presión parcial de oxígeno arterial/fracción inspirada de oxígeno
y la reducción de la elastancia pulmonar estática (6).
Por el contrario, en los restantes 10 pacientes, llamados “no reclutadores”, no hubo mejoría en ninguna de
estas mediciones. De hecho, en algunos se evidenció
aumento de la elastancia pulmonar con la exposición
a la PEEP alta. Los autores concluyeron que la aplicación al azar de niveles elevados de PEEP no sólo no
inducía el reclutamiento alveolar en muchos pacientes, sino que además podía llevar a la sobredistensión
y así no beneficiar a los pacientes de los efectos benéficos de la estrategia de ventilación con bajo volumen
corriente (6).
Hace dos años se publicaron otros dos estudios
multicéntricos aleatorios en que se compararon la
PEEP alta y la PEEP baja en pacientes con SDRA. En
el estudio LOVS, Meade y colaboradores distribuyeron al azar a 983 pacientes para que recibieran niveles
“convencionales” de PEEP (en promedio 9.8 cmH2O)
o bien un abordaje terapéutico de “pulmón abierto”,
en el cual la PEEP se aumentaba pero seguía basándose en una escala predeterminada de FiO2 (en promedio 14.6 cmH2O) (7). Los métodos de este estudio
fueron semejantes a los del estudio ALVEOLI, con la
excepción de que se permitía efectuar maniobras de
reclutamiento en el grupo de casos (7). La presión
meseta se mantuvo en niveles de <30 cmH2O y <40
cmH2O en los grupos de controles y de los que recibían PEEP ALTO, respectivamente. No hubo diferencias estadísticas en cuanto al criterio de valoración
primario, que era la mortalidad intrahospitalaria por
cualquier causa (7).
En el estudio EXPRESS, Mercat y colaboradores
efectuaron una distribución al azar de 767 pacientes con SDRA para que recibieran una estrategia de
PEEP moderada de 5-9 cmH2O o bien una estrategia
de PEEP alta en la que la PEEP se aumentaba hasta alcanzar una presión meseta de entre 28 y 30 cmH2O (8).
Este protocolo era único en la medida en que permitía
la titulación de la PEEP en el grupo de casos según
328
una variable de mecánica respiratoria cuantificable,
más que según la mera oxigenación. El resultado de
este protocolo fue que en el primer día se registraron
diferencias de PEEP de 15.8 contra 6.4 cmH2O en los
grupos con PEEP alto y los controles, respectivamente
(8). El criterio de valoración primario fue la mortalidad a los 28 días, y los secundarios fueron la mortalidad intrahospitalaria a los 60 días, los días libres
de ventilador y los días libres de falla orgánica. Los
resultados no mostraron diferencias significativas en
cuanto a la mortalidad a los 28 días o a la intrahospitalaria (8). Sin embargo, el grupo en el que se implementaron mayores niveles de PEEP obtuvo una
mediana mayor de días libres de ventilación mecánica, 7 contra 3 (P=0.04), y de días sin falla orgánica, 6
contra 2 (P=0.04) (8). Aunque el estudio EXPRESS utilizó variables fisiológicas de la mecánica del sistema
respiratorio y demostró mejoría en algunos criterios
de valoración secundarios, el empleo de la presión
meseta para titular la PEEP puede aún carecer de la
capacidad de dar cuenta de otras variables importantes del sistema respiratorio, tales como la elastancia de
la pared torácica.
Dos estudios anteriores habían comparado el efecto
de la PEEP ajustada a 2 cmH2O por encima del punto
de inflexión inferior en la curva de presión-volumen
del sistema respiratorio (Pflex) a fin de reducir los niveles de PEEP. En los estudios de Amato y colaboradores (9) y Villar y colaboradores (10) resulta difícil
interpretar estas estrategias de PEEP, ya que en ambos casos los grupos de control recibieron volúmenes
corrientes que hoy se considerarían potencialmente
dañinos. Más aún, la medición de las asas de presiónvolumen estáticas y cuasi estáticas, y así también la
determinación de la Pflex para ajustar la PEEP, han
demostrado ser muy difíciles (11). Otra limitación de
la Pflex es que, a medida que la presión en la vía aérea
y el volumen pulmonar aumentan y disminuyen en
un rango que está bastante por encima del punto de
inflexión inferior, ocurre un importante reclutamiento
y desreclutamiento pulmonar (12). Esta técnica tampoco permite distinguir los efectos de la pared torácica sobre la presión en la vía aérea y la forma de la
relación presión-volumen (13, 14).
Presión pleural y traspulmonar
La falta de consenso sobre un método para determinar la PEEP óptima ha llevado a algunos a concluir
que el ajuste y manejo de la “PEEP óptima” es el “Santo Grial” de los clínicos que tratan pacientes con LPA
(15). Si bien es cierto que la titulación de la PEEP basada en la medición de las presiones en la vía aérea
puede ser adecuada para el manejo de la mayoría de
los pacientes que requieren ventilación mecánica, sa-
29 / El ajuste de la presión traspulmonar en la prevención del daño pulmonar inducido por ventilación mecánica
bemos también que este dato es un sustituto excesivamente simplificado de las presiones experimentadas por los dos componentes del sistema respiratorio,
que son el pulmón y la pared torácica. Es de común
aceptación que la mecánica de la pared torácica puede ser muy anormal en los pacientes críticamente enfermos (13, 14, 16, 17); y a medida que continuamos
nuestra búsqueda de mejores estrategias protectoras
del pulmón se nos hace evidente que no podemos ignorar el aporte de la elastancia de la pared torácica.
La elastancia de la pared torácica (Ecw) y del pulmón
(EL) se combinan para formar la elastancia total del
sistema respiratorio (Etot) con arreglo a la ecuación:
Etot=Ecw+EL (16).
La delineación de estas dos variables exige la comprensión de todo el sistema respiratorio, y en particular de la variable que separa el pulmón de la pared
torácica, que es la presión pleural (Ppl). La presión de
distensión del pulmón se denomina presión transpulmonar (PL). En condiciones estáticas de la vía aérea
es simplemente la diferencia entre la presión alveolar
(Palv) y la presión pleural (Ppl), es decir (PL=Palv–
Ppl). La presión alveolar puede determinarse en forma aproximada por la presión de apertura de la vía
aérea (Pao) durante las maniobras estáticas, que son
contener la respiración al final de la espiración y al final de la inspiración. La elastancia de la pared torácica
puede entonces separarse por la presión pleural, si se
conoce, por la ecuación: Ppl=Pao x E cw/E tot (16). La
mayor dificultad consiste en efectuar mediciones precisas y reproducibles de la Ppl. Algunos autores han
notado la correlación entre las presiones abdominales y la elastancia de la pared torácica (14, 16, 17). Sin
embargo, esto deja de lado otros componentes de la
elastancia de la pared torácica, como son la elastancia
de la reja costal y del diafragma y los derrames pleurales. En modelos experimentales es posible introducir directamente transductores de presión en el tórax
y obtener así mediciones directas (18). Sin embargo,
esto es claramente imposible en la práctica clínica. En
razón de esto se ha propuesto obtener mediciones de
la presión pleural mediante la medición de la presión
en el esófago (14, 19).
da creencia de que la Pes no permite una estimación
confiable de la Ppl en estos pacientes a causa de artefactos inducidos por el corazón y los contenidos del
mediastino (21). Washko y colaboradores caracterizaron la magnitud y variabilidad de los efectos posturales sobre la presión esofágica en sujetos sanos (19).
Encontraron que la presión transpulmonar durante la
relajación (PLrel) promediaba 3.7±2.0 cmH2O en posición vertical y -3.3±3.2 cmH2O en posición supina.
Aproximadamente el 58% de la disminución de la
PLrel entre la posición vertical y la supina se debía a
una disminución correspondiente del volumen de relajación. La diferencia restante, de 2.9 cmH2O, es congruente con los valores reportados de un presumible
artefacto postural. Los autores concluyen que las diferencias posturales en la presión traspulmonar estimada para un volumen pulmonar dado son pequeñas
cuando se las compara con el sustancial rango de PL
en pacientes con lesión pulmonar aguda, y recomiendan añadir una corrección de 3 cmH2O a la PL medida
por la Pes a fin de compensar los efectos del decúbito
supino (19). Gattinoni y colaboradores emplearon mediciones de Pes con varios niveles de PEEP en una serie de pacientes con SDRA, para definir dos distintos
subtipos de SDRA/LPA (SDRA pulmonar o extrapulmonar) con mecánicas respiratorias muy diferentes
(22). Los autores encontraron que la elastancia pulmonar era marcadamente mayor en los pacientes con
SDRA pulmonar, mientras que la elastancia de la pared torácica se encontraba anormalmente aumentada
en los pacientes con SDRA extrapulmonar. La presión
intraabdominal estaba más elevada en los pacientes
con SDRA extrapulmonar que en los del otro grupo,
y existía una correlación significativa entre dicha presión y la elastancia de la pared torácica (22).
Estimación de la presión pleural en
el SDRA
En sujetos sanos y en pacientes que respiran espontáneamente en postura vertical, la cercanía del esófago
y el espacio pleural (Figura 1) ha permitido la estimación de la Ppl a partir de mediciones de la presión
esofágica (Pes) efectuadas mediante catéter con balón
dotado de transductor de presión (20). Sin embargo,
rara vez se ha efectuado esto en pacientes con lesión
pulmonar aguda, posiblemente a causa de la difundi-
Figura 1. Tomografía computada del tórax que muestra la proximidad
del esófago, con un catéter con balón insertado, respecto del espacio
pleural. Muestra también la altura relativa del esófago en el tórax.
Pelosi y colaboradores han reportado una serie de
experimentos en animales en los que compararon las
presiones medidas en el esófago con las registradas
329
Soporte Respiratorio Básico y Avanzado (SORBA). Undécimo Curso-Taller de Ventilación Mecánica
mediante transductores situados directamente en la
pared torácica. Los autores encontraron una buena
correlación entre la Pes entre la Pes y la PL medida
en la porción media de la pared torácica en perros con
lesión pulmonar en postura supina (18). En un estudio
observacional realizado en pacientes con LPA/SDRA
(14), Talmor y colaboradores encontraron que la Pes
promediaba 17.5±5.7 cmH2O al final de la espiración
y 21.2±7.7 cmH2O al final de la insuflación, y no se
correlacionaban de manera significativa con el índice
de masa corporal o la elastancia de la pared torácica.
La PL estimada fue de 1.5±6.3 cmH2O al final de la espiración, de 21.4±9.3 cmH2O al final de la insuflación
y de 18.4±10.2 cmH2O durante una maniobra estática de fin de inspiración. De modo interesante, la PL
calculada mediante la Pes fue un número negativo en
muchos pacientes, lo que sugiere que un número significativo de pacientes sometidos a ventilación mecánica siguen presentando colapso cíclico de unidades
pulmonares la final de la espiración (14).
Estas observaciones permiten postular que la Pes
corregida para compensar el efecto postural, tal como
la describieron Washko y colaboradores, refleja en
forma efectiva la Ppl en pacientes críticamente enfermos, tal como lo hace en individuos sanos, y puede
emplearse para estimar la PL durante las maniobras
estáticas como guía para ajustar la PEEP y prevenir el
“atelectrauma” al final de la exhalación (14, 19). A pesar de la limitación notada por Pelosi de que los valores absolutos no siempre se correlacionan con las mediciones directas de la presión pleural para todas las
regiones del pulmón (18), Pelosi, Gattinoni y Talmor
(14, 18, 22) han observado tendencias consistentes en
la PL estimada a partir de la Pes.
Medicionesdelapresiónesofágicaen
la práctica clínica
De acuerdo con la técnica reportada en algunos trabajos (14, 23), se inserta el balón en la parte media del
esófago y efectuamos maniobras de oclusión estática
de la vía aérea al final de la inspiración y al final de
la espiración, a fin de obtener mediciones estáticas
de la PL con la corrección que aplican Washko, así:
PL=Pao–Pes+5 cmH2O. Estas mediciones se presentan gráficamente en las Figuras 2-4. En los pacientes
en quienes la Pes es mayor que la Pao al final de la
espiración (es decir que la PL estimada es negativa al
final de la espiración) se considera que existe el riesgo de desreclutamiento de segmentos pulmonares
viables con cada ciclo respiratorio. Talmor y colaboradores han postulado que el inesperado hallazgo de
PL negativas en pacientes con criterios de LPA sometidos a ventilación mecánica se debe a alguno de
varios mecanismos posibles (14). El cierre proximal
330
de la vía aérea durante la exhalación puede ocasionar
atrapamiento gaseoso, y esto puede hacer que la presión alveolar verdadera y la Pes sean mayores que la
Pao, y por ende que la PL sea negativa (14). Además,
las variaciones regionales en la presión pleural pueden causar que la Pes (y la Ppl a la altura de la mitad
del pulmón) sea más alta que la Ppl cerca de la parte
pendiente del pulmón, lo que permite la vent
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