A influência do volume corrente no recrutamento alveolar

A influência do volume corrente no recrutamento alveolar

    

         O papel respectivo do PEEP  e  uma manobra de recrutamento

Tanto a redução do volume corrente e o recrutamento alveolar  podem ser importantes para limitar o dano (ao pulmão) associado à ventilação durante a ventilação mecânica de pacientes com a ARDS(síndrome de disfunção respiratória aguda).O objetivo deste estudo foi avaliar o risco de  desrecrutamento alveolar associado com a redução Vt de 10 para 6 ml/kg. Se este desrecrutamento poderia ser revertido, seja por uma manobra de recrutamento or por  um aumento no nível de pressão positiva(PEEP) tambem foi investigado. 15 pacientes com ARDS foram sucessivamente ventilados usando Vt convencional (CVt = 10+/- 1ml/kg) e baixo Vt(LV/t = 6 +/- 1ml/kg;  PEEP total (PEEPtot) foi individualmente estabelecido no ponto de baixa inflecção(Plip) da curva de pressão-volume( PEEPtot= 11+/-4cm H ₂O).Curvas de pressão-volume foram observadas a partir de PEEP zero(ZEEP) e a partir do PEEP .  O volume de recrutamento ( Vrec) foi calculado como  a diferença de  volume entre as duas curvas para uma dada pressão.A despeito de um similar PEEPtot, o Vrec foi significativamente mais baixo com LVt do que com CVt, indicando baixo desrecrutamento alveolar induzido.A redução em Vt foi associada com um SaO₂. em dez pacientes, o  Vrec foi tambem medido antes e depois da manobra de  recrutamento e por um PEEP crescente. Concluímos que uma redução no Vt poderia ser responsável pelo desrecrutamento alveolar que pode ser temporariamente revertido por uma manobra de reexpansão ou evitado por um aumento do PEEP acima de Plip.

Os danos causados por ou associados à ventilação mecânica na síndrome de disfunção respiratória aguda(ARDS) têm se tornado objeto de grande preocupação(1). Vários estudos experimentais têm descrito o mecanismo fisiológico pelo qual  o  MV pode levar a um dano no pulmão induzido pela ventilação(VILI) (2,3). Os fatores que principalmente contribuem para o VILI incluem  alta distensão da pressão alveolar ou supradistensão, relacionados a altas pressões e volumes que ocorrem no fim da inspiração.(4), e a pressão transalveolar caindo abaixo da pressão final crítica de unidades alveolares no final da expiração, induzindo o fenômeno repetitivo abertura-fechamento(3,5,6). Embora estes fatores ocorram tanto em alto quanto em baixo volume( i.e., supradistensão) ou em baixo volume do pulmão(i.e., abertura/ fechamento), eles estão frequentemente associados ao longo  de todo o ciclo respiratório no ARDS do pulmão por conta da desigual distribuição do mal nos pulmões.

Com base neste fatores experimentais, recomenda-se agora que , de modo a limitar a VILI, o platô de pressão deveria ser mantido abaixo de 30-35 cm H₂O, mantido o pulmão com suficiente pressão positiva respiratória final (PEEP)(7). A redução do volume corrente é a pedra fundamental desta estratégia, e PEEP deveria ser estabelecido em suficiente nível de modo a evitar o colapso respiratório final .Três recentes estudos controlados  que compararam baixoVt (6 a 8ml/kg) ao  Vt convencional (10 a 11ml/kg) para um dado nível PEEP estabelecido empíricamente, falharam em demonstrar qualquer benefício de uma estratégia de pressão limitada com respeito a morbidade  e mortalidade(8-10).Em contraste, dois outros estudos mostraram um significativo benefício em relação à mortalidade pela redução do Vt (11, 12). Um dessse estudos associou a redução no Vt a um alto nível de PEEP, ao passo que o mais recente e abrangente experimento tem usado uma alta taxa respiratória  no grupo com baixo Vt, o que poderia levar a um aprisionamento de gás e a um maior PEEP total. Além disso, um recente experimento clínico demonstrou que o uso de alto PEEP e baixo Vt reduziu o nível de cytokinas inflamatórias tanto na lavagem broncoalveolar  quanto no sangue(2). Como previamente sugerido, um  PEEP  de nível alto poderia ser particularmente importante nesta estratégia de baixo Vt, uma vez que a hipoventilação pode levar a um progressivo desrecrutamento. Por esta razão, tem sido proposto adicionar manobras  de recrutamento à abordagem standart de Vt reproduzido(12).

O objetivo deste estudo foi testar a hipótese de que, para um PEEP total mantido constante no Plip na curva volume-pressão( Pel-V) do sistema respiratório, uma redução no Vt de 10 para 6ml/kg poderia ser responsável pelo desrecrutamento alveolar. A respectiva eficácia de uma manobra de recrutamento e um aumento no nível do PEEP acima do Plip foi tambem observada por meio da curva Pel-V.

Métodos

Pacientes

Pacientes requerendo MV por mais de 24 horas e preenchendo os critérios para dano agudo no pulmão como definido por uma taxa PaO₂/FiO₂ menor do que 300mm Hg, opacidades bilaterais na radiografia do peito, e sem histórico sugerindo elevada pressão atrial esquerda, foram candidatos para inclusão(13).Pacientes apresentando um documentado histórico de doença obstrutiva pulmonar crônica ou uma contra-indicação para  sedação e paralisia não foram incluídos no estudo.Este protocolo foi aprovado pelo comitê Henri Mondor Hospital ethics e o consentimento informado foi obtido de um parente próximo  do paciente.

15 pacientes consecutivos foram envolvidos no estudo. Todos os pacientes foram sedados, paralisados e ventilados no modo de volume controlado( servo ventilator 900c;Siemens-Elema AB, Solna, Sweden).

Gravação da Curva Pel-V

O sistema, incuindo um ventilador servo controlado por computador, e a técnica para desenvolver curvas Pel-V, baseado no método de baixo fluxo de insuflação, tem sido préviamente descrito em detalhes(14).

Isto permitiu a obtenção de curvas Pel-V tanto a partir de PEEP ou a partir de ZEEP( pressão final-respiratória zero).

Cada curva Pel-V foi analisada de acordo a um modelo matemático que dividiu a curva em três segmentos, separados por um ponto de inflecção mais baixo e mais alto( LIP e UIP, respectivamente) ( 15).( VER SUPLEMENTO DE INFORMAÇÕES ON-LINE).

Recrutamento alveolar

a curva Pel-V foi focada no mesmo  eixo de volume da curva de ZEEP Pel-V, usando a variação de volume de pulmão  respiratória  final relacionada ao PEEP medida durante a expiração passiva do PEEP ao ZEEP. O  Recrutamento relacionado ao PEEP foi definido, por uma dada pressão elástica( Pel), pela diferença de volume entre ambas  as curvas, levando em consideração o PEEP intrínseco ( PEEPi) (14). Este volume representou o PEEP relacionado ao recrutamento  de unidades de pulmão que préviamente sofreram colapso e foi identificado pela mudança ascendente ao longo do eixo de volume da curva PEEP Pel-V. O  Recrutamento poderia ser quantificado em qualquer  pressão elástica estudada.

Protocolo

A primeira curva Pel-V foi obtida a partir de  ZEEP, sem modificar os prévios ajustes do ventilador, de modo a  determinar a pressão no LIP( Plip). O   nível de PEEP total (levando em conta o PEEPi) foi estabelecido próximo ao Plip e mantido constante qualquer que fosse o Vt testado, pela modificação do PEEP externo quando necessário. A taxa respiratória(18-22 min -1), a taxa inspiratória/tempo total (0.33) e o FiO₂ foram tambem mantidos constantes.

Primeira parte do estudo.(15 pacientes). Pacientes foram sucessivamente ventilados com Vt  convencional ( CVt= ml/kg de peso corporal “seco”) e baixo Vt ( LVt= 6 ml/kg) aplicados a esmo. Os pacientes foram ventilados 1h em cada modo. Depois  de tomar  amostras de sangue para medição de gás no sangue arterial, as seguintes medições foram feitas durante os últimos 10 minutos de cada condição(CVt e LVt). (1) a curva PEEP Pel-V foi gravada depois de uma prolongada expiração durante a qual o PEEP foi mantido.(2)a curva ZEEP Pel-V foi então gravada depois de uma prolongada expiração durante a qual o PEEP foi eliminado(i.e. a partir do equilibrio elástico de volume alcançado em ZEEP).

Segunda parte do estudo (15 pacientes). Medições similares foram feitas, respectivamente, com CVt e LVt imediatamente após duas sucessivas manobras de recrutamento consistindo de uma ventilação de pressão limitada  de 45 cm H₂O  aplicada por 15 segundos.

Terceira parte do estudo(10 pacientes) o  nível de PEEP foi então aumentado de 4 cm H₂O, levando em consideração PEEPi para manter o PEEPtot constante a despeito dos números da curva Vt.  A gravação da curva Pel-V e o cálculo do recrutamento foram repetidos depois de 1 h de ventilação CVt e LVt combinadas com o alto nível de PEEP.

Estatísticas.

Valores são dados como meio de +/- SD. Em um dado nível de PEEP, o recrutamento alveolar( calculado por qualquer dado Pel), ajustes ventilatórios, informações hemodinâmicas, e gases de sangue arterial medidos com CVt e Lvt, foram comparados usando o teste Wilcoxon para pares de amostras.O efeito de uma manobra de recrutamento e do aumento do PEEP foi comparado com aqueles observados antes da manobra de recrutamento ou aumento do PEEP usando o mesmo teste.Diferenças significativas foram consideradas para P <0.05.

Resultados

Gases no sangue arterial e curvas Pel-V  adquiridas do set PEEP em Plip, e do ZEEP, foram obtidos em 15 pacientes com CVt e Lvt, respectivamente.O  meio LIP foi 10 +/- 4cm H₂0. As curvas Pel-v tambem foram adquiridas depois de uma manobra de recrutamento e depois de um aumento no PEEP de 4cm H₂O em 10 pacientes de toda a população. As características dos pacientes são apresentadas na tabela 1.

Influência de manter o PEEP constante

Ambas estratégias foram bem toleradas pelos pacientes. Ajustes ventilatórios, platô de pressão( Pplat),  ajuste PEEP e PEEPtot são dados na tabela 2. PEEPtot observado com CVt não diferiram do LVt e isto foi alcançado pela adaptação de nível externo PEEP. Como esperado, PaCO₂ foi significativamente mais alto com LVt ( tabela 3). Parâmetros hemodinâmicos não foram afetados pela mudança em Vt ( tabela 3).

Acima do gradiente de 15 a 30 cm  H₂O, o recrutamento foi significativamente maior com CVt do que com Lvt, para um nível similar de PEEPtot. O recrutamento calculado para 20, 25 e 30 cm H₂O de Pel está ilustrado na figura 1.Expresso como uma percentagem  da quantidade de recrutamento observada com CVt, recrutamento com LVt foi apenas 69% em 15 cm H₂O e 59% em 30 cm H₂O. PaO₂, bem como PaO₂/FiO₂, não foram significativamente alterados pela redução de Vt. SaO₂ foi significativamente mais baixo com LVt do que com CVt( tabela 3).

Efeito de uma manobra de recrutamento sobre o desrecrutamento induzido por Vt baixo.

Nos dez pacientes nos quais uma manobra de recrutamento foi feita, O  ajuste PEEP em LIP e Pplat foram: 13+/-3 versus 13+/-4 cm H₂O, NS, e 36+/- 7 versus28+/- 7 cm H₂O, P <0.01, para Cvt e LVt . A comparação de recrutamento entre CVt  e LVt antes da manobra de recrutamento mostrou a mesma diferença  nos 15 pacientes.

Com LVt, uma manobra de recrutamento induziu um significativo aumento no recrutamento( 175+/- 108 ml versus 254+/- 137 ml, expresso em um Pel de 20cm H₂O, P <0.01). em contraste, a mesma manobra de recrutamento não afetou significativamente o recrutamento com CVt ( 266+/- 157 ml versus 264+/-120 ml, NS). Como resultado, o recrutamento  induzido por PEEP tornou-se similar para Lvt e CVt depois da manobra de recrutamento  ( figura 1).

Efeito do PEEP crescente sobre o desrecrutamento induzido por Vt baixo.

Nos mesmos dez pacientes, o aumento de 4 cm H₂O no PEEP modificou o PEEPtot e Pplat para 17 +/-3 versus 16+/- 3  cm H₂O, NS, e  para 41+/-9 versus 32+/-7 cm H₂O, P <0.01 para CVt e LVt, respectivamente.

O aumento do PEEP induziu um aumento no recrutamento para ambos Vt ( expresso em  20 cm H₂O de Pel: 175+/- 108 versus 332+/-91 ml com LVt, P < 0.05, e 266+/-157 versus 464+/-216 ml com CVt , p<0.05) ( figura 1). Neste nível alto de PEEP, a diferença no recrutamento entre LVt e CVt( figura 1) não alcançou  significância.

Discussão

O presente estudo demonstrou que a redução em Vt de 10 a 6 ml/kg, mantendo PEEPtot constante no LIP, foi responsável por uma significativa perda de volume do pulmão, perda esta correspondente ao desrecrutamento alveolar.Este efeito pode ter influído, pelo menos em parte, nos resultados negativos de 3 experimentos clínicos que falharam em demonstrar qualquer benefício de uma estratégia ventilatória objetivando  a sistemática redução de Vt (8 a 10). Esta hipótese é corroborada pela significativa  redução  da taxa de mortalidade associada a uma estratégia de proteção do pulmão recentemente reportada por Amato e colegas(12). Neste estudo, particular atenção foi dada ao ajuste de PEEP, bem como a  suspiros repetidos, realizados para preservar o recrutamento do pulmão durante  baixa ventilação Vt. Em contraste, o recente  experimento NIH Network parece indicar que  a redução do Vt apenas é efetiva para reduzir a mortalidade. Todavia, a possibilidade de um efeito PEEPi no grupo de baixo Vt, causada pelas altas frequências respiratórias usadas, torna a interpretação destes resultados ainda aberta.

Os aparentes resultados conflitantes destes  recentes testes clínicos poderiam tambem sugerir que, primeiro, a redução em Vt de 10 para 6ml/kg apenas, falha na melhora das taxas de mortalidade e, segundo, que uma estratégia específica para evitar o desrecrutamento alveolar pode ser benéfica. Além disto, um recente estudo clínico tem indicado que um baixo PEEP associado a alto Vt pode levar a uma resposta inflamatória sistêmica e possívelmente promove danos ao pulmão(2).

Desrecrutamento alveolar

Vários estudos baseados em CT scan, curvas Pel-V, ou troca de gas têm demonstrado que o recrutamento é um fenômeno progressivo e contínuo que não apenas depende do PEEP mas tambem do volume de inflação de pico( 14, 16-18). Considerando um dado nível PEEP, se a inflação corrente induz o recrutamento, uma redução no Vt poderia ,por isso, ser responsável pelo desrecrutamento alveolar. Tem sido demonstrado que baixa ventilação Vt durante a anestesia poderia ser responsável por um colapso em pulmões saudáveis( 19,20). Vários fatores, incluindo o uso de alto FiO₂ em presença de baixas taxas V/Q, o uso de baixo Vt, sedação e paralisação pode facilitar atelectasis e promover desnitrogenização “ atelectasis” em pacientes com ARDS( 21-23). Cereda e colegas( 24) têm mostrado que a  baixa ventilação Vt poderia induzir uma progressiva redução da complacência pulmonar, indicando um desrecrutamento tempo-dependente, o que poderia ser prevenido por um nível mais alto de PEEP. A influência de Vt no efeito cardio-respiratório relacionado ao PEEP foi tambem estudada por Ranieri e colegas(25) em um grupo de 9 pacientes com ARDS.O  recrutamento baseado na análise da curva Pel-V foi medido em cada paciente durante baixa e alta ventilação corrente para uma constante de nível PEEP. Em todos os pacientes , a curva Pel-V a partir de ZEEP durante baixa ventilação Vt exibiu uma concavidade em direção ao eixo de volume, o que sugeriu um pulmão recrutável, ao passo que as curvas Pel-V monitoradas com alto Vt foram convexas em 6 pacientes, indicando um progressivo decréscimo na concordância sugerindo supradistensão. Estes investigadores concluíram que com alto Vt, PEEP principalmente induziu hiperinflação dos alvéolos já recrutados por ventilação corrente, ao passo que, com baixo Vt, PEEP induziu recrutamento alveolar e contrabalançou o desrecrutamento relacionado a Vt. A despeito de algumas discrepâncias com nossos resultados, possívelmente relacionados a diferenças metodológicas, os resultados reportados por Ranieri e colegas mostraram que baixa ventilação Vt poderia afetar o recrutamento dos pulmões.Um recente estudo corroborando estes achados sugeriu que o tamanho de Vt poderia interferir  no recrutamento pela modificação do comportamento  da resistência da via aérea e da constante do tempo(26).No presente estudo, o desrecrutamento alveolar significativo associado com a redução de Vt foi recuperado pelo aumento de PEEP, o que confirmou que o pulmão não foi totalmente recrutado durante a baixa ventilação Vt. Todavia,  pelo fato de termos mantido o Vt constante nos dois diferentes níveis de PEEP( seja com LVt ou com CVt), o Pplat aumentou com o nível PEEP.

Portanto, não podemos determinar se o maior recrutamento foi um resultado do Pplat causando inflação de mais unidades de pulmão em inspiração final ou se maior PEEP evitando colapso mais tempo-dependente expiratório final ou ambos

Influência sobre oxigenação

Sabe-se que a oxigenação depende do recrutamento, e portanto um decréscimo na oxigenação poderia ter sido esperado com baixo Vt. No presente estudo, PaO₂ não mudou significativamente com a redução no Vt, mas a saturação de oxigênio arterial piorou.  Uma mudança na curva de disssociação da  oxi-hemoglobina causada por acidose pode ter contribuído para este último achado. Todavia, a influência da redução Vt na troca de gas permanece controversa nos estudos que têm especificamente abordado este tema. Vários mecanismos, não diretamente ligados ao recrutamento, poderiam estar envolvidos nas mudanças de oxigenação que ocorrem depois da redução de Vt. A hipercapnia associada a redução Vt tende a aumentar o débito cardíaco( 27-29). Este efeito pode melhorar  PaO₂  pelo aumento de saturação mista venosa de oxigênio ou decréscimo  de PaO₂  pelo acréscimo de shunt .No estudo reportado por Ranieri e colegas(26), PaO₂ foi significativamente melhorado quando Vt foi reduzido de 12 para 7 ml/kg.estes resultados grandemente diferem daqueles de Blanch e colegas( 30) que reportaram um melhor recrutamento ,bem como uma melhora de  PaO₂ associada a um aumento no Vt. Neste estudo, a ventilação minuto foi sincronizada pelo aumento da taxa respiratória com baixo Vt de modo a limitar a hipercapnia induzida pela redução de Vt.  Kiiski e colegas( 31, 32) estudaram a influência de Vt na troca de gas e oferta de oxigênio, durante , respectivamente ventilação minuto não sincronizada e  e sincronizada.Ambos estudos sugeriram que mudanças na troca de gas observadas com baixo Vt não apenas dependiam do recrutamento mas tambem dos efeitos hemodinâmicos associados à hipercapnia.Nossos resultados acerca da oxigenação devem ser interpretados com cuidado por conta do relativo pequeno número de pacientes. A ausência de monitoramento hemodinâmico invasivo torna difícil interpretar os efeitos de ambas estratégias ventilatórias  sobre a oxigenação.

Manobra de recrutamento

A abordagem de proteção do pulmão feita por Amato e colegas(12) incluía a aplicação de suspiros sistemáticos, depois sucção da traquéia, com o objetivo de evitar o colapso alveolar. A justificativa para usar uma manobra de recrutamento é  antever unidades de pulmão que sofreram colapso, o que sugere que esta técnica é efetiva quando o pulmão tiver sido préviamente desrecrutado.Vários estudos têm demonstrado o efeito de suspiros sobre a atelectasis observada durante a anestesia geral(19,20). Pelosi e colegas(33) investigaram os efeitos de suspiros na troca de gas em pacientes com dano agudo no pulmão.Estes investigadores demonstraram que a aplicação de suspiros durante a estratégia de proteção dos pulmões poderia aumentar o volume e a oxigenação.Estes resultados indicam que uma estratégia de baixo Vt pode não prover  total recrutamento a despeito do nível relativamente alto de PEEP( 14+/-2 cm H₂O) aplicado. Um recente estudo confirmou estes achados, mas tambem sugeriu que as manobras de recrutamento  eram menos eficientes do que o aumento de PEEP(34).

No nossso estudo,o aumento de recrutamento resultante da manobra de recrutamento foi observado apenas durante baixa ventilação Vt. O interessante é que a mesma manobra não levou a qualquer efeito significativamente benéfico durante a ventilação Vt, indicando que o pulmão permaneceu aberto e portanto não era mais recrutável. Todavia,  o efeito tempo da manobra de recrutamento não pôde ser avaliado uma vez que os ajustes ventilatórios foram mudados para níveis maiores imediatamente depois das medições.

Concluindo, o achado mais relevante deste estudo foi que uma estratégia ventilatória baseada em recentes recomendações( i.e., Vt limitado e  PEEP em ou acima de Plip) leva à instabilidade alveolar e ao colapso do pulmão. Estes resultados sugerem que uma abordagem específica pode ser necessária para evitar a instabilidade alveolar na situação onde estratégias limitando a pressão inspiratória final e supradistensão são usadas. No nosso estudo,  aumentar o PEEP  ou exercer uma manobra de recrutamento  afiguram-se-nos como duas possíveis estratégias para contra-atacar o baixo desrecrutamento induzido por baixo Vt.

_