Manipolazione transtoracica della ventilazione/perfusione: il sistema V/Q

Da quando la sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2) è emersa alla fine del 2019, la trasmissione è stata rapida e particolarmente letale. La morte è più comunemente dovuta all'ARDS, che è stato citato fino al 42% dei pazienti. La rapida letalità del COVID-19 ha sottolineato i limiti delle terapie attualmente disponibili nell'unità di terapia intensiva. Il tradizionale supporto del ventilatore meccanico, l'uso di farmaci vasodilatatori polmonari inalatori e sistemici, il monitoraggio invasivo, la pronazione e l'ossigenazione extracorporea della membrana (ECMO) per citarne alcuni, sono tutti voraci consumatori di risorse e sono culminati in una spesa di almeno 27 miliardi di dollari all'anno nel Solo Stati Uniti prima del virus. Questo onere fiscale è stato ampiamente superato nell'attuale pandemia. Con il numero di pazienti in crescita esponenziale, le risorse ospedaliere vengono rapidamente superate con il trabocco delle unità di terapia intensiva, aggravato dalla carenza nazionale di ventilatori meccanici. Se si vogliono ottimizzare le risorse mediche, sono necessarie nuove tecniche sia per curare i pazienti che per identificare i soccorritori.

Tradizionalmente, i pazienti si presentano in terapia intensiva e vengono intubati una volta raggiunta una soglia di distress respiratorio e insufficienza. Vengono avviate varie manovre per ottimizzare l'assorbimento di ossigeno da parte dei polmoni per prevenire l'insorgenza di insufficienza d'organo e morte. Al momento, non esistono tecnologie di collegamento efficaci che forniscano un intervento tra l'intubazione e queste costose tecniche più complesse che sono quasi esclusivamente di competenza dei centri accademici terziari più tecnologicamente avanzati. La pratica clinica è spesso empirica e guidata da tentativi ed errori in questa malattia emergente, in gran parte perché attualmente non ci sono test clinici per fornire ai medici alcuna chiara indicazione su quali e se i pazienti risponderanno a queste procedure più costose e difficili. Ciò è in parte dovuto alla patofisiologia sottostante dell'ARDS in cui vi è un ulteriore "disaccoppiamento" tra il flusso sanguigno (e quindi l'assorbimento di ossigeno) e le unità polmonari sane che consentono il trasferimento e l'assorbimento di ossigeno a causa del danno agli alveoli. Questo fenomeno trasforma il mismatch fisiologico ventilazione/perfusione (mismatch V/Q) in uno stato patologico. Poiché questo fenomeno è aggravato dal tessuto malato, è diffuso ma non uniforme e la risposta alla terapia è difficile da determinare sulla base delle modalità attuali. Pertanto, molte terapie sono quindi istituite esclusivamente per tentativi ed errori. La determinazione dei candidati appropriati per le tecniche terapeutiche avanzate è di fondamentale importanza in quanto non sono prive di rischi e consumo di risorse. I pazienti che sono profondamente ipossici e falliscono il tradizionale supporto della posizione supina vengono "ribaltati" sull'addome per assumere la posizione prona, una tecnica nota come proning. Ciò richiede un team di almeno 6 infermieri, terapisti respiratori e medici che cercano di garantire che non si verifichino eventi avversi. Tali complicanze contribuiscono alla morbilità e alla potenziale mortalità della manovra e includono l'estubazione accidentale (spostamento del tubo endotracheale fuori dalla trachea), la disconnessione dal ventilatore, l'ipossia in peggioramento transitorio, l'instabilità emodinamica, la dislocazione dei cateteri venosi centrali e periferici per citare un pochi. Ciò è ulteriormente aggravato dalla necessità di una maggiore sedazione che è essa stessa associata a instabilità emodinamica, aspirazione, stato di coscienza alterato e un aumento dell'acuità del monitoraggio che lo rende molto più laborioso e costoso.

I ricercatori propongono lo sviluppo di un sistema di ventilazione/perfusione (Sistema V/Q), un dispositivo ad azionamento pneumatico in grado di migliorare l'ossigenazione regolando i gradienti pressori transtoracici. Questo è un nuovo campo della fisiologia polmonare che è appena stato esplorato. Tuttavia, il concetto di manipolazione non invasiva della meccanica polmonare e del disallineamento ventilazione/perfusione ha un profondo impatto in quanto introduce potenzialmente una tecnica relativamente sicura per affrontare un fallimento altrimenti fatale della funzione polmonare. Il sistema V/Q rappresenta uno sforzo per ottimizzare la funzione polmonare senza il rischio di pronazione del paziente. In caso di successo, una migliore ossigenazione associata al dispositivo ha molteplici implicazioni cliniche ed economiche. Inizialmente, il dispositivo può ovviare alla necessità di procedure più costose, dispendiose in termini di tempo e potenzialmente morbose. La ricerca futura potrebbe includere l'indagine se il dispositivo può essere utilizzato per identificare sia i "responder" che i "non responder" a tecniche terapeutiche avanzate e può aiutare a eliminare l'approccio "per tentativi ed errori" nella gestione di pazienti ARDS complessi.

Il completamento delle procedure di studio richiederà fino a 5 ore per ogni partecipante iscritto. Durante questo periodo, il partecipante verrà sedato secondo il protocollo ICU standard. Ogni partecipante allo studio avrà fino a 4 ore di intervento con il sistema V/Q dello studio, seguito da 1 ora di osservazione post-intervento.