Ventilazione a pressione controllata: uno sguardo d’insieme

da Cristiano Antonino il Dic 8, 2022

La ventilazione a pressione positiva (in contrapposizione alla ventilazione a pressione negativa) è stato l’approccio di base alla ventilazione meccanica dalla fine degli anni ’50

I primi ventilatori a pressione positiva richiedevano che l’operatore impostasse una pressione specifica; la macchina erogava il flusso fino al raggiungimento di tale pressione.

A quel punto, il ventilatore passava all’espirazione, facendo dipendere il volume corrente erogato dalla velocità con cui veniva raggiunta la pressione preimpostata.

Qualsiasi cosa che provocasse variazioni regionali della compliance (come la posizione del paziente) o della resistenza (come il broncospasmo) provocava una diminuzione indesiderata – e spesso non riconosciuta – dei volumi tidalici erogati (e, di conseguenza, un’ipoventilazione) a causa del passaggio prematuro della macchina alla fase espiratoria.

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La ventilazione a ciclo di volume (VC) è stata introdotta alla fine degli anni Sessanta

Questo tipo di ventilazione garantisce un volume corrente costante e prescritto e dagli anni ’70 è il metodo di scelta.

Sebbene il volume corrente sia uniforme con la ventilazione volumetrica, le variazioni di compliance o di resistenza provocano un aumento della pressione generata all’interno dei polmoni.

Ciò può causare barotrauma e volutrauma. In un certo senso, la soluzione al problema dell’ipoventilazione ha creato il problema dell’eccesso di pressione/volume.

CONTROLLO DELLA PRESSIONE

La maggior parte dei ventilatori di nuova generazione è disponibile con la modalità di ventilazione controllata dalla pressione (PCV).

Nella PCV, la pressione è il parametro controllato e il tempo è il segnale che termina l’inspirazione, con il volume corrente erogato determinato da questi parametri.

Il flusso più elevato viene erogato all’inizio dell’inspirazione, caricando le vie aeree superiori all’inizio del ciclo inspiratorio e lasciando più tempo per l’equilibrio delle pressioni.

Il flusso decelera esponenzialmente in funzione dell’aumento della pressione e la pressione inspiratoria preimpostata viene mantenuta per tutta la durata del tempo inspiratorio impostato dall’operatore.

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VENTILAZIONE/PERFUSIONE, VANTAGGI CLINICI

Il mismatching ventilazione/perfusione si verifica spesso in polmoni con bassa compliance, come nella sindrome da distress respiratorio dell’adulto (ARDS).

Quando alcune unità polmonari hanno una compliance inferiore rispetto ad altre, il gas erogato a una portata costante (come quello comunemente somministrato con la ventilazione volumetrica convenzionale) segue il percorso di minor resistenza.

Ciò comporta una distribuzione non uniforme della ventilazione.

Quando la compliance diminuisce in altre unità polmonari, si verifica un’ulteriore cattiva distribuzione del respiro.

Le unità polmonari più compiacenti vengono sovraventilate e le unità polmonari meno compiacenti rimangono sottoventilate, causando un disadattamento tra ventilazione e perfusione.

Ciò comporta spesso elevate pressioni ventilatorie locali e aumenta il potenziale di barotrauma.

È stato ipotizzato1 che l’elevato picco di flusso iniziale e il modello di flusso inspiratorio decelerante utilizzati nella PCV possano determinare il reclutamento di unità polmonari aggiuntive e una migliore ventilazione degli alveoli (con costanti di tempo prolungate).

Questa forma d’onda di flusso decelerante determina un flusso d’aria più laminare al termine dell’inspirazione, con una distribuzione più uniforme della ventilazione in polmoni con valori di resistenza nettamente diversi da una regione all’altra del polmone2.

L’analisi della forma d’onda consente al medico di ottimizzare il tempo inspiratorio, riducendo ulteriormente il mismatching ventilazione/perfusione.

Il tempo inspiratorio ideale consente ai flussi inspiratori ed espiratori di raggiungere 0 L/min durante i respiri meccanici.

Se il tempo di inspirazione per i respiri meccanici è troppo breve, il ventilatore passa alla fase espiratoria prima che le pressioni inspiratorie abbiano il tempo sufficiente per equilibrarsi.

Ciò comporta una riduzione del volume corrente inspirato.

Allungando il tempo di inspirazione con incrementi molto piccoli, è possibile aumentare il volume corrente erogato e incrementare la ventilazione alveolare.

Occorre tuttavia prestare attenzione a non aumentare troppo il tempo di inspirazione; se è troppo lungo, il flusso espiratorio non raggiunge 0 L/min (linea di base) prima che il ventilatore passi alla fase inspiratoria.

Questo indica (ma non quantifica) la presenza di una pressione positiva intrinseca di fine espirazione (PEEP), o autoPEEP.

Se il tempo di inspirazione si allunga fino al punto in cui si crea l’autoPEEP, si può ottenere un volume corrente ridotto.

Un metodo utilizzato per raggiungere il tempo di inspirazione ottimale consiste nell’aumentare il tempo di inspirazione a intervalli di 0,1 secondi finché il volume corrente espirato non diminuisce.

A questo punto, il tempo di inspirazione deve essere diminuito di 0,1 secondi e mantenuto.3

Un altro possibile rischio derivante dall’impostazione di un tempo di inspirazione troppo lungo è la compromissione emodinamica dovuta all’aumento della pressione intratoracica.

La PCV di solito determina un aumento della pressione media delle vie aeree.

Alcuni ricercatori hanno associato questo aumento della pressione intratoracica a una compromissione emodinamica, caratterizzata da una diminuzione della gittata cardiaca4 e da un indice cardiaco significativamente ridotto5.

A volte (in particolare con un’elevata frequenza respiratoria preimpostata), non è possibile raggiungere il flusso zero durante l’inspirazione o l’espirazione, creando un paradosso.

Il medico deve decidere se aumentare il tempo inspiratorio o espiratorio per ottenere il volume corrente e i risultati emodinamici più desiderabili per il paziente specifico.

Le forme d’onda del ventilatore possono subire cambiamenti significativi in base alle condizioni del polmone malato, a volte in tempi molto brevi.

Per questo motivo, è importante un monitoraggio attento e costante della curva flusso-tempo.

Anche il monitoraggio del volume corrente è importante.

La PCV non garantisce il volume corrente rispetto alla ventilazione volumetrica.

I pazienti possono essere ipo- o iperventilati a causa delle variazioni di compliance e resistenza.

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VANTAGGI DEL PCV

Migliore corrispondenza V/Q

La PCV è stata utilizzata più comunemente in pazienti, come quelli affetti da ARDS, che presentano una compliance polmonare significativamente ridotta, caratterizzata da pressioni di ventilazione elevate e da un peggioramento dell’ipossiemia nonostante un’elevata frazione di ossigeno inspirato (Fio2) e un livello di PEEP.1,3,4,6-9

Somministrando il respiro meccanico con un modello di flusso esponenzialmente decelerante, la PCV consente alle pressioni di equilibrarsi tra le unità polmonari durante un tempo prestabilito, con conseguente riduzione significativa delle pressioni e una migliore distribuzione della ventilazione.

Ciò riduce il rischio di barotrauma attribuibile alle alte pressioni spesso richieste per ventilare questi pazienti.

Gli studi1,6-9 suggeriscono che la PCV migliora l’ossigenazione arteriosa e l’apporto di ossigeno ai tessuti.

Una possibile spiegazione di questo miglioramento dell’ossigenazione è che la PCV provoca un aumento del reclutamento alveolare, con riduzione dello shunting e della ventilazione dello spazio morto.3

Poiché il miglioramento dell’ossigenazione è stato associato a un aumento della pressione media delle vie aeree,2,6,9 questo livello di pressione media dovrebbe essere registrato prima della conversione alla PCV; si dovrebbero apportare modifiche ai livelli di PEEP e al tempo inspiratorio (se possibile) per mantenere una pressione media delle vie aeree coerente.

Alcuni autori suggeriscono anche che l’autoPEEP è strettamente correlata all’ossigenazione5 e raccomandano di utilizzare l’autoPEEP come variabile di controllo primaria per l’ossigenazione.10

Una resistenza delle vie aeree estremamente elevata, come quella che si riscontra nel broncospasmo grave, determina un grave disadattamento tra ventilazione e perfusione.

L’elevata resistenza delle vie aeree provoca un flusso di gas molto turbolento, generando elevate pressioni di picco e una pessima distribuzione della ventilazione.

La forma d’onda esponenzialmente decelerante della PCV crea un flusso d’aria più laminare alla fine dell’inspirazione.

La somministrazione del respiro per un periodo di tempo fisso “stecca” l’apertura delle vie aeree, in modo da garantire una distribuzione più uniforme della ventilazione alle unità polmonari che partecipano allo scambio di gas.

Miglioramento della sincronia

A volte la richiesta di flusso inspiratorio del paziente supera la capacità di erogazione del flusso del ventilatore in ventilazione VC.

Quando il ventilatore è impostato per erogare un modello di flusso fisso, come nella ventilazione volumetrica convenzionale, non regola il flusso inspiratorio per soddisfare le esigenze di flusso del paziente.

Nella PCV, il ventilatore adegua l’erogazione del flusso alla richiesta del paziente, rendendo le respirazioni meccaniche molto più confortevoli e spesso riducendo la necessità di sedativi e paralitici.

Pressioni di picco delle vie aeree più basse

La stessa impostazione del volume corrente, erogata dalla PCV rispetto alla VC, determina una pressione di picco delle vie aeree inferiore.

Ciò è una funzione della forma d’onda del flusso e può spiegare la minore incidenza di barotrauma e volutrauma con la PCV.

VENTILAZIONE, IMPOSTAZIONI INIZIALI PER LA PCV

Per la PCV, la pressione inspiratoria iniziale può essere impostata come la pressione di plateau della ventilazione volumetrica meno la PEEP.

Le impostazioni di frequenza respiratoria, Fio2 e PEEP devono essere uguali a quelle della ventilazione volumetrica.

Il tempo di inspirazione e il rapporto inspirazione-espirazione (I:E) sono determinati in base alla curva flusso-tempo.

Quando si utilizza la PCV per un flusso inspiratorio elevato e un’alta resistenza delle vie aeree, tuttavia, la pressione inspiratoria deve essere avviata a un livello relativamente basso (di solito < 20 cm H2O) e il tempo inspiratorio deve essere relativamente breve (di solito < 1,25 secondi negli adulti) per evitare volumi tidalici eccessivamente elevati.

Quando si modifica una qualsiasi impostazione del ventilatore, è necessario considerare attentamente l’effetto che la modifica avrà su altre variabili.

Modificando la pressione inspiratoria o il tempo inspiratorio si modifica il volume corrente erogato.

Modificando il rapporto I:E si modifica il tempo inspiratorio e viceversa.

Quando si modifica la frequenza respiratoria, mantenere costante il tempo di inspirazione per non modificare il volume tidalico, anche se ciò altera il rapporto I:E.

Osservare sempre la curva flusso-tempo quando si apportano modifiche (per determinare immediatamente l’effetto della modifica sulla dinamica di erogazione del respiro).

Osservare le variazioni dell’ossigenazione quando si manipolano variabili che potrebbero modificare la pressione media delle vie aeree.

L’aumento della PEEP mantenendo costante la pressione di picco delle vie aeree, cioè diminuendo la pressione inspiratoria nella stessa misura dell’aumento della PEEP, causerà una diminuzione del volume corrente erogato.

Al contrario, una diminuzione della PEEP con una pressione di picco delle vie aeree costante provocherà un aumento del volume tidalico erogato.

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TRANSIZIONE ALLA PCV

Nel nostro istituto, una transizione precoce alla PCV per i soggetti a rischio di complicanze polmonari (ARDS, polmonite da aspirazione e simili) sembra aver migliorato gli esiti prevenendo alcuni dei rischi associati alla ventilazione meccanica, come il barotrauma.

Studi futuri dovrebbero esaminare il ruolo della PCV nelle prime fasi del decorso clinico del paziente, quando l’insufficienza respiratoria può essere meno grave e lo stato fisiologico generale può essere migliore.

Il miglioramento dopo l’inizio della PCV non è sempre immediato.

Sebbene la riduzione della pressione di picco delle vie aeree sia spesso osservata immediatamente, altri miglioramenti possono comparire solo dopo alcuni minuti o ore.

Ad esempio, spesso si verifica una diminuzione iniziale della saturazione di ossigeno perché le unità precedentemente sottoventilate iniziano a partecipare agli scambi gassosi, causando un immediato mismatching tra ventilazione e perfusione.

In assenza di segni di compromissione emodinamica, si suggerisce di lasciare il paziente in PCV fino alla completa stabilizzazione.

I rapporti I:E inversi non sono sempre necessari.

I primi rapporti pubblicati6,8,10 indicavano che i rapporti I:E inversi dovevano sempre essere utilizzati con la PCV.

Rapporti più recenti3,5 hanno messo in dubbio l’utilità di questo concetto.

Si è scritto molto sugli effetti dei rapporti I:E inversi sui parametri emodinamici, come la gittata cardiaca e la pressione di incuneamento capillare polmonare.

Alcuni ricercatori1,6,8 hanno riscontrato che la PCV ha un effetto minimo o nullo sulle variabili emodinamiche, mentre altri4,5 suggeriscono effetti significativi su questi parametri.

Uno studio recente3 ha rilevato che l’uso di un rapporto I:E inverso non è universalmente necessario.

Eventuali effetti emodinamici negativi dei rapporti I:E inversi variano da paziente a paziente.

Indipendentemente dall’uso di rapporti inversi, i singoli parametri emodinamici devono essere monitorati per quanto possibile e, in caso di effetti avversi, devono essere adottate misure correttive.

Ad esempio, un’autoPEEP elevata richiederà un aumento del tempo E con una riduzione della frequenza respiratoria o un aumento del rapporto I:E (da 1:1 a 1:1,5).

VENTILAZIONE E STUDI SULLA PCV, CONCLUSIONE

Gli attuali ventilatori a microprocessore ci hanno dato la possibilità di rivisitare una vecchia forma di ventilazione con molta più sicurezza ed efficienza.

Gli studi sulla PCV sono sempre più frequenti nella letteratura medica e i risultati favorevoli vengono riportati in tutto lo spettro di pazienti, dalla popolazione pediatrica a quella adulta.

Per stare al passo con l’esplosione di informazioni sulla PCV e applicare questa modalità ventilatoria in modo sicuro ed efficiente, gli RCP devono conoscere a fondo i concetti fondamentali della PCV.

RIFERIMENTI

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