Effetti emodinamici della PEEP nell'ARDS

introduzione

La sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS) è una sindrome clinica definita dall'associazione di un esordio acuto di ipossiemia e infiltrati polmonari bilaterali a seguito di un evento scatenante; è caratterizzata da infiammazione del tessuto polmonare, con conseguente sviluppo di edema non cardiogeno. L'estensione dell'edema può essere tale che il peso del polmone può aumentare fino a 2-3 volte il suo peso originale. Di conseguenza il polmone tende a collassare su se stesso, a maggior ragione nelle zone declivi, cioè posteriori/dorsali quando il paziente è in posizione supina, con conseguente sviluppo di zone di atelettasia.

Queste aree, quando perfuse, sono la causa principale dello sviluppo della grave forma di ipossiemia comunemente osservata in questa condizione. L'ipossiemia, se abbastanza grave, può portare di per sé alla morte del paziente. Va notato che, nonostante i progressi nella gestione dei pazienti critici, la mortalità attribuibile all'ARDS è attualmente di circa il 50%, con un range compreso tra il 30 e il 70%.

L'uso della pressione positiva di fine espirazione (PEEP) è stato riportato fin dalla prima descrizione della sindrome, come strumento per gestire e correggere l'ipossiemia. La PEEP è stata quindi utilizzata per 40 anni ed è una parte essenziale della gestione della sindrome. Mentre l'efficacia della PEEP nel migliorare l'ossigenazione della maggior parte dei pazienti critici con ARDS è fuori dubbio, la sua efficacia rispetto a esiti come la mortalità non è stata finora dimostrata. La questione è quindi ancora aperta per quanto riguarda l'impostazione di un livello ottimale di PEEP in ARDS.

Frequentemente l'ARDS si associa allo sviluppo di instabilità emodinamica e shock, tanto che fino a 2/3 dei pazienti affetti dalla sindrome richiedono l'infusione di catecolamine o mostrano segni di ipoperfusione; l'insufficienza circolatoria sembra essere il fattore più fortemente associato alla mortalità in questi pazienti, e la forza dell'associazione è maggiore rispetto a quella del grado di ipossiemia. Nell'ARDS lo shock è secondario a tre fattori principali: 1) cuore polmonare acuto dovuto a ipertensione polmonare secondaria a occlusione microvascolare da trombi o rimodellamento arteriolare e/o vasocostrizione polmonare ipossica; 2) i deleteri effetti emodinamici della ventilazione meccanica, soprattutto sulla funzione cardiaca destra; e 3) il possibile sviluppo di depressione miocardica settica.

Il danno renale acuto (AKI) è comune nei pazienti critici ed è associato a scarsi risultati. Un numero crescente di prove indica l'esistenza di interazioni deleterie tra disfunzioni renali e polmonari in un feroce dialogo incrociato. Diversi studi sembrano suggerire che la ventilazione meccanica e l'ARDS possano avere effetti avversi sulla funzione renale attraverso tre meccanismi principali: 1) la ventilazione a pressione positiva può portare a una riduzione della gittata cardiaca e a un aumento della pressione venosa centrale, diminuendo così il flusso ematico renale, clearance dell'acqua e velocità di filtrazione glomerulare; 2) le variazioni dell'ossigeno nel sangue arterioso (O2) o dell'anidride carbonica (CO2) possono influenzare la resistenza vascolare renale, la perfusione renale o la diuresi; e, infine, 3) i dati emergenti suggeriscono che il danno polmonare indotto dal ventilatore può non solo influenzare il polmone, ma può anche portare a un'ulteriore infiammazione sistemica attraverso il rilascio sistemico di citochine infiammatorie.

Infatti, l'effetto emodinamico della PEEP dipende da quanto della pressione positiva applicata agli alveoli viene trasmessa alle strutture mediastiniche (cuore e grossi vasi), e l'effetto sulla funzione renale dipende da quanto questa interferisce con l'emodinamica renale. La trasmissione della pressione delle vie aeree, a sua volta, dipende dalle caratteristiche meccaniche del polmone e della parete toracica, che sono notoriamente influenzate in modo variabile e imprevedibile nell'ARDS.

La questione principale di questo progetto di ricerca riguarda l'impatto emodinamico della PEEP nei pazienti con ARDS, in termini di effetti sul sistema cardiocircolatorio.

Fondamento logico

Effetti emodinamici della ventilazione meccanica Gli effetti emodinamici della ventilazione meccanica sono principalmente secondari alle oscillazioni cicliche della pressione pleurica (Ppl) e della pressione transpolmonare (Ptp). Le variazioni della pressione pleurica interferiscono principalmente con l'afflusso di sangue nel ventricolo destro e con l'espulsione del sangue dal ventricolo sinistro. D'altra parte, le variazioni della pressione transpolmonare influenzano principalmente l'afflusso di sangue nel ventricolo sinistro e l'espulsione del sangue dal ventricolo destro. Mentre i grossi vasi della circolazione sistemica sono circondati dalla pressione atmosferica costante, i vasi centrali della circolazione polmonare sono circondati dalla pressione pleurica, che a sua volta può variare notevolmente rispetto alla pressione atmosferica durante l'intero ciclo respiratorio. La ventilazione meccanica a pressione positiva esercita un effetto contrario alla fisiologica negativizzazione inspiratoria della pressione pleurica. Infatti, l'aumento della pressione pleurica secondaria alla pressione positiva delle vie aeree riduce il postcarico ventricolare sinistro, mentre allo stesso tempo riduce il precarico ventricolare destro. Poiché il normale gradiente pressorio che spinge il sangue dalla periferia al cuore destro è compreso tra 4 e 8 mmHg, anche piccoli aumenti della pressione pleurica possono avere un impatto significativo sul ritorno venoso. Inoltre, la presenza di PEEP ha un effetto emodinamico durante l'intero ciclo respiratorio. Come regola generale, si stima generalmente che fino a circa il 50% della variazione della pressione delle vie aeree si trasmetta come variazione della pressione pleurica in pazienti con polmoni funzionanti normalmente. Questo effetto è tuttavia probabilmente ridotto in caso di aumento dell'elastanza polmonare (cioè presenza di polmoni rigidi, come nei pazienti con ARDS), dato che a livello pleurico viene trasmessa una ridotta quantità di pressione delle vie aeree. Tuttavia, questo dipende dal rapporto tra l'elastanza polmonare e l'elastanza del sistema respiratorio, che può variare ampiamente nell'ARDS. Inoltre, poiché il ventricolo destro mostra generalmente un alto livello di compliance nonostante uno spessore miocardico limitato e una forza contrattile ridotta, questo può essere maggiormente influenzato dagli incrementi del postcarico piuttosto che dalle variazioni del precarico.

D'altra parte, l'aumento della pressione media delle vie aeree come conseguenza dell'applicazione della PEEP porta ad un aumento delle dimensioni del polmone (aumento del volume polmonare di fine espirazione), principalmente attraverso il reclutamento di zone precedentemente chiuse e dereclutate. Tuttavia, l'applicazione della PEEP può anche portare a sovradistensione di unità polmonari già aperte e ventilate, portando a un certo grado di occlusione vascolare della pressione critica di chiusura di quei vasi che viene raggiunta e superata (come nel caso delle zone Ovest I e II , in cui la pressione alveolare è superiore rispettivamente alla pressione arteriosa e venosa polmonare).

L'effetto emodinamico della PEEP potrebbe quindi essere diverso, in funzione della quantità di unità polmonari che possono essere reclutate. In conclusione, la conoscenza dell'effetto sul sistema cardiocircolatorio dell'applicazione di un livello alto o basso di PEEP può richiedere la misura o almeno una stima del potenziale di reclutamento polmonare.

Misurazione e stima del potenziale di reclutamento polmonare Il gold standard per la misurazione del potenziale di reclutamento polmonare è rappresentato dalla TC polmonare. Questa tecnica è stata utilizzata insieme all'analisi quantitativa dell'aerazione polmonare regionale e globale dal nostro gruppo dal 1987 per l'analisi della risposta parenchimale alla PEEP nei pazienti con ARDS. Una stima del potenziale di reclutamento polmonare può essere dedotta al letto del paziente dalla valutazione dell'effetto della PEEP sul livello di ossigenazione, spazio morto fisiologico e compliance polmonare partizionata, per essere in grado di differenziare il reclutamento dalla sovradistensione.

Ipotesi principale L'ipotesi principale alla base del presente progetto di ricerca è che i pazienti critici con ARDS e un elevato potenziale di reclutamento polmonare saranno meno influenzati dagli effetti emodinamici della PEEP rispetto ai pazienti con un minore potenziale di reclutamento polmonare. Se questa ipotesi dovesse essere confermata, l'applicazione della PEEP risulterebbe meno problematica, almeno per quanto riguarda la compromissione emodinamica, nei pazienti con ARDS e maggiore potenziale di reclutamento polmonare. Questo problema non è mai stato finora indagato e la presente ricerca potrebbe ampliare in modo significativo le nostre conoscenze sull'argomento.