Imaging di biomarcatori per stratificare il rischio di barotrauma nell'ARDS (FRAIL ARDS)

Lo sviluppo di barotraumi, che vanno dalla perdita d'aria asintomatica all'interno del parenchima polmonare a condizioni potenzialmente letali come il pneumotorace iperteso, è frequente nella sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS), con una gestione difficile e non standardizzata, con conseguenti tassi di mortalità elevati (superiori a 60% nei pazienti con malattia da coronavirus 2019 [COVID-19] ARDS, circa il 46% nei pazienti con ARDS non COVID-19). Da notare che il barotrauma si verifica anche nei pazienti che respirano spontaneamente con ARDS COVID-19. La fragilità del parenchima polmonare rappresenta infatti un problema importante nell'ARDS. Inoltre, nei pazienti ad alto rischio, la ventilazione meccanica può esacerbare il danno polmonare (danno polmonare indotto dal ventilatore) e potenzialmente indurre barotrauma nonostante l'uso della ventilazione meccanica protettiva. La valutazione precoce della fragilità polmonare potrebbe quindi consentire una stratificazione precoce del rischio in termini di suscettibilità al barotrauma tra i pazienti con ARDS, fornendo una motivazione per l'implementazione di strategie di gestione della protezione polmonare in quelli ad alto rischio di barotrauma. L'effetto Macklin, inteso in primo luogo per consentire un'adeguata differenziazione tra cause respiratorie e altre cause di perdita d'aria nel mediastino (come lesioni tracheobronchiali/esofagee), è stato recentemente dimostrato dal nostro gruppo di essere un predittore radiologico coerente e molto accurato dello sviluppo del barotrauma in COVID -19 pazienti con ARDS (sensibilità: 89,2%; specificità: 95,6%), anticipando di 12 giorni l'insorgenza di barotrauma clinicamente evidente. Questi risultati sono stati confermati e persino migliorati dai risultati multicentrici, che riportano, su un'ampia coorte di pazienti COVID-19 (quasi 700), un'accuratezza complessiva impressionante, quasi perfetta (99,8%) dell'effetto Macklin nella previsione dello sviluppo del barotrauma. Inoltre, i dati del nostro gruppo suggeriscono che l'applicazione precoce dell'ossigenazione venosa extracorporea a membrana (ECMO) da svegli senza ventilazione meccanica invasiva nei pazienti con ARDS grave COVID-19 ad alto rischio di barotrauma (quelli con effetto Macklin sull'imaging TC del torace) è fattibile e può comportare l'assenza di eventi barotraumatici e un basso tasso di intubazione. A questo proposito, la conferma del ruolo dell'effetto Macklin e l'identificazione di ulteriori biomarcatori di imaging quantitativo potrebbero svelare le basi biologiche della fragilità polmonare in corso di ARDS e fornire strumenti per la stratificazione precoce del rischio prima che si verifichi il barotrauma.

Il nostro gruppo ha anche implementato strutture interne originali costituite da densitometria, apprendimento automatico e approcci basati sull'intelligenza artificiale per valutare la composizione polmonare nei pazienti COVID-19 attraverso un flusso di lavoro completamente automatizzato; recentemente, i ricercatori hanno evidenziato l'eccezionale significato clinico di questo approccio metodologico nella previsione della prognosi dei pazienti, nonché la sua grande riproducibilità. Risultati preliminari, ancora non pubblicati, suggeriscono che la fragilità polmonare ha una specifica firma densitometrica, essendo un possibile marker per strategie di gestione iperprotettive; poche caratteristiche radiomiche molto robuste sembrano corroborare lo stesso risultato.

Di conseguenza, le ipotesi guida di questo studio retrospettivo/prospettico sono che, indipendentemente dallo stato COVID-19, nei pazienti con ARDS, i) la fragilità polmonare ha un modello specifico di biomarcatori di imaging e che ii) una selezione più accurata dei pazienti potrebbe limitare la problema del barotrauma associato alla ventilazione meccanica.