Effetti della pausa di fine inspirazione sulla ventilazione

La riduzione del volume corrente (VT) a 6 ml/kg normalizzato rispetto al peso corporeo previsto (PBW) e la limitazione della pressione di guida fino a 15 cmH2O sono strategie ventilatorie essenziali che incidono positivamente sugli esiti clinici dei pazienti con sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS). Recentemente, la potenza meccanica è stata collegata anche al danno polmonare indotto dal ventilatore (VILI) e associata alla mortalità, principalmente a causa dei suoi effetti dinamico-elastici. Tuttavia, nonostante l’utilizzo di queste strategie a basso VT, è possibile sviluppare VILI in pazienti con ARDS da moderata a grave, soprattutto quando la pressione di guida supera i limiti di sicurezza stabiliti per la protezione polmonare. In queste situazioni, si raccomanda un VT inferiore a 6 ml/kg-PBW, ma è necessario un aumento delle frequenze respiratorie (RR) per contrastare gli effetti collaterali dell'ipercapnia secondaria (livelli di PaCO2 superiori a 45 mmHg). A sua volta, la RR necessaria per raggiungere questo obiettivo è di almeno 25 respiri/min, anche se un lieve grado di ipercapnia è spesso accettato. Tuttavia, la programmazione del ventilatore meccanico con una frequenza cardiaca al minuto più elevata può favorire l’infiammazione del tessuto polmonare e potrebbe essere associata a esiti avversi nell’ARDS.

Pertanto, nell’ARDS è difficile stabilire una strategia combinata di riduzione del volume corrente (VT) e della frequenza respiratoria RR poiché il suo problema principale è un aumento della pressione parziale del biossido di carbonio (PaCO2) e una compromissione dell’efficienza ventilatoria, la cui entità è legati alla gravità della malattia. Per questo motivo sono disponibili alcune strategie non invasive per attenuare l'ipercapnia e migliorare la capacità dei polmoni di eliminare la CO2. Tra questi vale la pena evidenziare la pausa di fine inspirazione (EIP). Questa strategia ha dimostrato la sua utilità nell’aumentare la clearance della CO2 migliorando il tempo medio concesso al gas inspirato per la distribuzione e la miscelazione diffusiva all’interno dei polmoni. Tuttavia, il ruolo dell’EIP come parte di una strategia di ventilazione protettiva che combina le riduzioni di VT e RR non è noto.

Pertanto, ipotizziamo che l'aggiunta di una pausa di fine inspirazione (EIP) migliori l'espirazione di CO2 e che tale effetto consenta una diminuzione del VT e del RR per scopi più protettivi per i polmoni. Pertanto, l’obiettivo principale di questo studio è valutare gli effetti di un EIP sullo spazio morto di Bohr (VDBohr/VT) e sulla PaCO2 quando combinato con un VT e la riduzione del RR nell’ARDS. L'obiettivo secondario è valutare la strategia ventilatoria sulla distribuzione e l'omogeneità dell'aria mediante tomografia ad impedenza elettrica.

Selezione dei pazienti Pazienti di età ≥ 18 anni con ARDS lieve, moderata e grave fino a 5 giorni di ventilazione meccanica. I pazienti devono essere sottoposti a sedazione profonda e paralisi neuromuscolare. Verranno esclusi i pazienti con instabilità emodinamica, insufficienza cardiaca acuta, pregressa malattia respiratoria cronica e variazioni della temperatura esofagea superiori a 0,5 °C nelle ultime 2 ore.

Impostazioni di ventilazione meccanica al basale La ventilazione meccanica al basale sarà programmata in modalità a volume controllato con un Servo-i (Maquet, Solna, Svezia) e i seguenti parametri: un VT di 7 ml/kg-PBW, un RR regolato per garantire una pH superiore a 7,30 e nessuna pressione positiva di fine espirazione intrinseca (PEEP), un tempo di insufflazione inspiratoria di 0,6 secondi, un rapporto inspiratorio: espiratorio (I: E) di 1:2 e nessuna EIP. La pressione transpolmonare di fine espirazione verrà determinata all'inizio dello studio mediante tomografia ad impedenza elettrica. Il PBW è stato calcolato come segue: 50+ [0,91 *(altezza in cm-152,4)] per uomini e 45,5+ [0,91* (altezza in cm-152,4)] per le donne. L'umidificazione attiva sarà utilizzata in tutti i partecipanti e la compensazione del volume comprimibile è stata eseguita in ciascun ventilatore meccanico utilizzato prima di iniziare il protocollo.

Meccanica respiratoria La pressione delle vie aeree, la pressione esofagea e il flusso di gas saranno misurati continuamente mediante uno pneumotacografo prossimale (MBMED, Buenos Aires, Argentina). I dati verranno scaricati su un secondo laptop dopo la corretta calibrazione dei sensori di flusso e pressione. La pressione di guida respiratoria sarà determinata come pressione di plateau meno PEEP totale (PEEPTOT = PEEP esterna + PEEP intrinseca) e compliance del sistema respiratorio come Crs = VT/Pplat-PEEPTOT.

La meccanica respiratoria è stata calcolata offline utilizzando un software specifico, la potenza elastico-dinamica è stata calcolata secondo lo studio di Costa et al e la ventilazione minuto è stata indicizzata mediante PBW.

Capnografia volumetrica La CO2 espirata verrà misurata da un sensore mainstream a infrarossi (Capnostat 5®; USA) e integrato in un monitor (MBMed CO2 Module). I capnogrammi volumetrici sono stati ricostruiti automaticamente utilizzando MATLAB® (Natick, MA, USA), che consente l'analisi della ventilazione in capnogrammi volumetrici utilizzando un algoritmo matematico che adatta il volume corrente alla CO2 espirata. Sono stati registrati i seguenti parametri: la frazione di spazio morto delle vie aeree (VDaw/VT), VDBohr/VT, indice di scambio gassoso (VDEnghoff/VT), eliminazione di CO2 per respiro (VTCO2,br), ventilazione alveolare minuto, frazione di CO2 espirata (FECO2), eliminazione minuta di CO2 (VTCO2,br * RR), CO2 di fine espirazione e pressione parziale alveolare media di CO2 (PACO2).

Il capnogramma alla fase III (SIII) è normalizzato (SnIII) ​​dalla FECO2 del ciclo espiratorio corrispondente. SnIII consente un confronto delle pendenze derivanti da respiri con diversi tassi di escrezione di CO2, che potrebbero verificarsi durante le modifiche nell'impostazione di VT o RR. La ventilazione minuto alveolare sarà calcolata utilizzando la formula: ventilazione alveolare * RR indicizzata da PBW. L’efficienza ventilatoria è definita come il rapporto tra la ventilazione alveolare al minuto e la ventilazione al minuto.

Il sensore di flusso viene regolato automaticamente sui valori registrati con il fattore di conversione della temperatura corporea e della pressione saturata (BTPS) per determinare il volume dell'aria espirata.

Tomografia ad impedenza elettrica

Una cintura da 16 elettrodi verrà posizionata nella regione medio-toracica e l'impedenza polmonare continua sarà valutata mediante tomografia ad impedenza elettrica (EIT) (Dräger Medical Systems, USA). Verrà eseguita l'analisi offline dei dati EIT e saranno calcolati i seguenti parametri:

• La disomogeneità polmonare è determinata dall'indice di disomogeneità globale (GI), che quantifica l'omogeneità della distribuzione del volume corrente attraverso la dispersione quantitativa dell'impedenza dei pixel polmonari.
• La distribuzione della ventilazione regionale è valutata dal rapporto di impedenza (IR), un parametro per determinare la distribuzione dell'aria nelle regioni dipendenti e non dipendenti. Un IR > 1 rappresenta una predominanza della distribuzione ventrale, mentre un IR < 1 rappresenta principalmente una distribuzione dorsale. In breve, la regione ventrale corrisponde alle regioni di interesse 1 e 2 e la regione dorsale corrisponde alle regioni di interesse 3 e 4.
• La variazione corrente dell'impedenza (TVI) rappresenta la variazione di impedenza generata dal gas inspirato durante un ciclo respiratorio.
• L'impedenza polmonare di fine espirazione (EELI) corrisponde al valore di impedenza alla fine dell'espirazione.

Protocollo Tutti i pazienti saranno sdraiati in posizione semi-sdraiata a 40 gradi e prima di iniziare lo studio dovrà essere imposto un periodo di stabilizzazione di 60 minuti. Le impostazioni della PEEP e del tempo di insufflazione saranno mantenute costanti durante lo studio. Per ragioni di sicurezza, abbiamo predefinito che il protocollo potesse essere interrotto in qualsiasi momento in caso di alterazioni significative dell'emodinamica sistemica e/o acidosi respiratoria (pH ≤ 7,25 e PaCO2 ≥ 60 mmHg).

Al momento dell'inclusione sono stati raccolti i seguenti dati: variabili demografiche (età, sesso, altezza), fisiologia acuta e cronica.

Passaggi sequenziali del protocollo

• Fase I: volume corrente (VT) 7 ml/kg-PBW, con pressione positiva di fine espirazione (PEEP), frequenza respiratoria (RR) e tempo di insufflazione (0,6 sec) costanti, senza aggiungere una pausa di fine inspirazione (EIP) . rapporto inspiratorio:espiratorio (I:E) di 1:2. 60 minuti di durata.
• Fase II: VT 5 ml/kg-PBW con PEEP costante, RR e tempo di insufflazione (0,6 sec) senza aggiungere una pausa di fine inspirazione (EIP). Rapporto I:E di 1:2. 60 minuti di durata.
• Fase III: L'EIP sarà configurato per ottenere un rapporto I:E di 1:1, mantenendo costante il tempo di insufflazione a 0,6 secondi e il VT a 5 ml/kg-PBW. PEEP e RR non verranno modificati rispetto alle condizioni basali. 60 minuti di durata.
• Fase IV: La RR verrà ridotta del 20%, mantenendo costante il VT in 5 ml/kg-PBW. Il tempo di insufflazione sarà mantenuto a 0,6 sec e il rapporto I:E sarà pari a 1:1; di conseguenza, l'EIP sarà nuovamente prorogato. 60 minuti di durata.

Verrà registrata la capnografia volumetrica e verrà eseguita un'analisi offline utilizzando il valore medio degli ultimi 40 respiri. Le misurazioni dello scambio di gas sono state eseguite anche alla fine di ciascuna fase utilizzando un analizzatore di gas nel sangue convenzionale (GEM® 4000, Instrumentation Laboratory, Lexington, USA). Le variabili emodinamiche e la pulsossimetria saranno monitorate continuamente (Multiparameter Spacelabs 91393). Per identificare l'influenza delle variazioni della gittata cardiaca sulla dinamica della CO2, verrà installato un monitoraggio della gittata cardiaca minimamente invasivo (Edwards Lifesciences, USA). Se necessario, verrà utilizzata un'infusione di norepinefrina per mantenere la pressione arteriosa media intorno a 65 mmHg e durante il protocollo non sarà somministrato alcun bolo di liquido.

Analisi statistica Il test di Shapiro-Wilk verrà eseguito per determinare la distribuzione delle variabili continue, che saranno espresse come media, deviazione standard o mediana e intervallo interquartile a seconda dei casi. Verranno eseguiti il ​​test non parametrico di Friedman, il test dei ranghi con segno per coppie appaiate di Wilcoxon e i confronti post hoc di Dunn per confrontare più variabili.

Un valore p a due code inferiore a 0,05 è stato considerato statisticamente significativo.