Un approccio unitario alla ARDS: la ventilazione della capacità funzionale

Nel post precedente abbiamo visto che tutte le forme di ARDS sono caratterizzate da una più o meno grave una riduzione della capacità funzionale residua e che la compliance è ad essa approssimativamente proporzionale.

La ventilazione della capacità funzionale residua è ciò che può accomunare la ventilazione meccanica di tutti i pazienti con ARDS, inclusi quella associata a COVID-19. Va bene per tutti perché consente di individualizzare volume corrente e PEEP in ciascun paziente, relativizzandoli al volume polmonare ventilato. E ci evita il fastidio di entrare in discussioni sterili come ad esempio “PEEP alta o bassa”, o nelle certezze, dogmatiche e indimostrate, come ad esempio quella dei 6 ml/kg di volume corrente a tutti, sentendosi tranquilli se la pressione di plateau non è superiore a 30 cmH₂O.

Questo approccio segna una frattura totale con quello fondato sull’emogasanalisi arteriosa. Vediamo quindi cosa non fare e cosa invece è ragionevole fare. 

Per i lettori attenti di ventilab non vi sarà nulla di sostanzialmente nuovo, però potrà essere lo spunto per vedere concetti noti anche sotto altre prospettive.

Cosa NON fare.

Il PaO₂/FIO₂ NON PUO’ essere la base per l’impostazione e la verifica della ventilazione protettiva nell’ARDS (vedi post del 31/01/2020, l’ultimo dell’era pre-COVID-19…).

Ipotizziamo che Mario e Pippo siano due pazienti con ARDS, il peso ideale di entrambi è 70 kg, entrambi hanno PaO₂ 80 mmHg e FIO₂ 0.8 (PaO₂ /F_IO₂ 100 mmHg). Ipotizziamo che Mario abbia compliance 21 ml/cmH₂O e Pippo 42 ml/cmH₂O. 

Figura 1

Ci sembra ragionevole ventilare Mario e Pippo allo stesso modo, ad esempio con 420 ml di volume corrente (6 ml/kg) e 14 cmH₂O di PEEP (come indicato nella tabella PEEP-FIO₂ in figura 1)?

La prima conseguenza di questa impostazione sarebbe che Mario ha avrebbe una driving pressure (volume corrente/compliance) di 20 cmH2O e Pippo di 10 cmH2O. Ad entrambi dovremmo mettere una PEEP di 14 cmH2O, senza tenere conto del fatto che questa possa migliorare o peggiorare compliance e driving pressure…

Anestesisti rianimatori di tutto il mondo, unitevi: smettiamo di guardare l’emogasanalisi per decidere come ventilare i pazienti con ARDS. Non è l’emogasanalisi arteriosa a guidare la ventilazione meccanica!!! E’ dura, lo so… è forte la tentazione di vedere quel dannato foglietto con PaO₂ e PaCO₂… ma possiamo farcela. 

Come fare e perchè.

Il volume corrente.

Dal momento che ogni paziente con ARDS ha una più o meno marcata riduzione del volume polmonare (che riconduciamo alla riduzione della capacità funzionale residua), è ragionevole che in tutti i pazienti con ARDS (sia i Mario che i Pippo) il volume di gas che si introduce nei polmoni ad ogni inspirazione (il volume corrente) debba essere proporzionato al volume polmonare, cioè alla capacità funzionale residua.

La capacità funzionale residua è il contenitore, il volume corrente  un oggetto da introdurvi: se il contenitore è grande, vi si può mettere, senza danneggiarlo, un oggetto grande. In un contenitore molto piccolo, si può infilare solo un oggetto piccolo se non lo si vuole rompere.

Il rapporto tra volume corrente e capacità funzionale residua è conosciuto con il termine di strain, il quale è direttamente proporzionale alla driving pressure (1, 2). Se vuoi un approfondimento su strain e driving pressure, puoi rileggere anche il post del 26/02/2016.

La prima regola che vale in tutte le ARDS è quindi che il volume corrente debba essere ridotto se la driving pressure (cioè la differenza tra pressione di plateau e PEEP) è elevata (indicativamente superiore a 14-15 cmH₂O).

Per semplicità parliamo della driving pressure delle vie aeree, quella che si può calcolare molto facilmente dal display di qualsiasi ventilatore meccanico. 

In realtà lo stress del polmone andrebbe misurato con la driving pressure transpolmonare, che richiede la misurazione della pressione esofagea. Se la pressione esofagea è misurata correttamente, la driving pressure transpolmonare è data dalla driving pressure delle vie aeree (pressione di plateau – PEEP) meno la driving pressure della gabbia toracica (pressione esofagea a fine inspirazione – pressione esofagea a fine espirazione).

Può essere opportuno complicarsi la vita con la driving pressure transpolmonare nei casi in cui non si riesce a contenere la driving pressure entro i limiti normalmente accettati, in particolare nei pazienti obesi. Non è un caso che una elevata driving pressure sia associata alla mortalità nei pazienti con ARDS, ad eccezione degli obesi (3). In essi, come in tutti i pazienti con bassa compliance della gabbia toracica, l’entità delle variazioni tidal di pressione esofagea rompe una consueta proporzionalità tra la driving pressure delle vie aeree e driving pressure transpolmonare. Non approfondisco ulteriormente l’argomento per necessità di brevità. 

La PEEP.

Abbiamo visto nel post precedente che la compliance dell’apparato respiratorio (C_tot) è uguale alla somma delle compliance delle singole parti di cui è composto (le compliance regionali C₁, C₂, C₃, …, C_n) 

C_tot = C₁ + C₂ + C₃ + … + C_n.

Se le compliance regionali sono sostanzialmente costanti (dal momento che la compliance specifica è simile in tutti i polmoni), la variazione della C_tot dovrà essere secondaria all’aumento o alla riduzione del numero di porzioni ventilate dei polmoni.

Ne consegue che se l’applicazione della PEEP aumenta la compliance, essa dovrebbe aver aumentato il numero di unità polmonari disponibili alla ventilazione. Questo è schematizzato nella figura 2A, in cui l’unità polmonare 4 non è ventilata a ZEEP mentre lo diventa con l’applicazione della PEEP, determinando un aumento della compliance totale.

Se la variazione di PEEP mantiene costante la compliance, ragionevolmente possiamo pensare che sia rimasto invariato il numero di unità polmonari ventilate, semplicemente se ne è modificato il volume (figura 2B). 

Figura 2

Se la PEEP riduce la compliance, la spiegazione più coerente con le nostre attuali conoscenze è che si sia ridotta la compliance regionale di alcune zone perchè queste diventano sovradistese e pertanto, questa volta sì, più “rigide” (figura 2C).

L’effetto della PEEP sulla compliance è sempre la somma algebrica di questi tre fenomeni che si possono presentare contemporaneamente nelle diversi porzioni di un parenchima polmonare disomogeneo. Come effetto finale vediamo quello prevalente.

Una spiegazione così semplice non può che essere una semplificazione della realtà, come del resto lo è qualsiasi modello. Ma dal punto di vista operativo, clinico, mi sembra a tutt’oggi quella più coerente con quanto la ricerca ci ha insegnato.

Per vedere se la PEEP migliora la compliance, dobbiamo fare un PEEP trial. Dobbiamo cioè provare PEEP diverse e scegliere, tra queste, quella che riduce la driving pressure (se usiamo una ventilazione volumetrica controllata senza modificare il volume corrente alle diverse PEEP) o quella che aumenta il volume corrente (se usiamo una pressione controllata con pressione inspiratoria sopra PEEP costante). 

Nel periodo COVID-19 mi è tornato comodo quest’ultimo approccio, avendo dovuto utilizzare per ventilare qualsiasi tipo di cosa avesse ricordasse un ventilatore meccanico. In alcuni ventilatori portatili domiciliari, in ventilatori da trasporto, in vecchi ventilatori da anestesia, il monitoraggio lascia molto a desiderare e la pressione di plateau è invisibile o inaffidabile. In questi casi è più semplice mantenere una PCV di 15 cmH₂O e testare PEEP diverse andando semplicemente a leggere il numero del volume corrente sul display.

La frequenza respiratoria e tempo inspiratorio.

Con l’emergere del concetto di mechanical power (4), forse per ora ancora acerbo per una diretta declinazione clinica, si fa sempre più strada l’idea che, tra le altre cose, anche la frequenza respiratoria possa contribuire al possibile danno da ventilazione meccanica. Pertanto la frequenza respiratoria dovrebbe essere tenuta bassa per quanto possibile, il che per una ARDS significa tra 20 e 25/min. Anche tollerando l’ipercapnia che ne deriva, che come abbiamo visto in passato è tutto fuorché un veleno (altro mito da sfatare per gli anestesisti rianimatori) (vedi anche post del 25/03/2018). 

Nella fase di ventilazione controllata della ARDS, il tempo inspiratorio a mio avviso merita la stessa dignità del tempo espiratorio. Durante il prolungamento dell’inspirazione si favorisce infatti il raggiungimento della ventilazione anche nelle zone a costante di tempo lunga, con omogeneizzazione della ventilazione e miglioramento dello scambio gassoso.  Di default tendo a mettere, nei pazienti passivi, un rapporto I:E 1:1, con un tempo inspiratorio che quindi oscilla tra 1 e 1.5 secondi per frequenze respiratorie tra 20 e 30/min.

Ovviamente, tutto cambia quando si passa alla ventilazione assistita-controllata, qui il I:E diventa libero e ci si preoccupa solo del tempo inspiratorio (vedi anche post del 15/03/2014).

Verifica finale.

Alla fine, dopo aver impostato volume corrente, PEEP, frequenza respiratoria, se il paziente è passivo (senza alcun segno di attivazione dei muscoli inspiratori), una osservazione allo stress index in volume controllato a flusso inspiratorio costante, misurato per chi ce l’ha, occhiometrica per gli altri (me compreso). Se va tutto bene, l’impostazione del ventilatore si conferma ragionevole. Per ulteriori informazioni sullo stress index puoi vedere i post del 15/08/2011 e del 28/08/2011.

 

In conclusione, abbiamo visto che è possibile in qualsiasi forma di ARDS avere un approccio semplice ma ragionato alla ventilazione meccanica. Chi propone numeri magici e tabelle lo fa pensando che questa sia la strada migliore per limitare i danni se la ventilazione capita nelle mani sbagliate… Ci possono essere della ragioni anche in questo. 

Per quanto mi riguarda, preferisco scrivere e parlare per chi ha il piacere di migliorarsi ogni giorno e sfrutta ogni occasione per imparare. Nella mia personale esperienza con le migliaia di persone che ho avuto il piacere di vedere e conoscere in questi anni, sono sempre più convinto che sia meglio parlare a chi vuol sentire piuttosto che urlare ai sordi.

Nei prossimi post (se riesco già la prossima settimana) concluderò le riflessioni sugli argomenti che mi sono stati richiesti nel periodo COVID-19 con cenni su pronazione, reclutamento, APRV, ventilazione non-invasiva, terapia farmacologica, weaning, sedazione e tracheotomia.

Come sempre, un sorriso agli amici di ventilab.

 

Bibliografia

1. Chiumello D, Carlesso E, Cadringher P, et al.: Lung Stress and Strain during Mechanical Ventilation for Acute Respiratory Distress Syndrome. Am J Respir Crit Care Med 2008; 178:346–355
2. Gattinoni L, Carlesso E, Caironi P: Stress and strain within the lung: Curr Opin Crit Care 2012; 18:42–47
3. De Jong A, Cossic J, Verzilli D, et al.: Impact of the driving pressure on mortality in obese and non-obese ARDS patients: a retrospective study of 362 cases. Intensive Care Med 2018; 44:1106–1114
4. Marini JJ: Evolving concepts for safer ventilation. Crit Care 2019; 23:114