Analisi del monitoraggio della ventilazione meccanica: non ci sono alternative!

Oggi useremo il caso di Andrea, un sedicenne con stato di male asmatico, per esercitarci sull’analisi del monitoraggio grafico della ventilazione meccanica. L’analisi dettagliata del monitoraggio della ventilazione non è un esercizio di stile fine a se stesso, ma l’unica via per arrivare a capire davvero come funziona e come utilizzare sui pazienti la ventilazione meccanica. Prova a seguire passo passo, con pazienza il post: se alla fine sarà stato tutto chiaro ed evidente, significa che hai già un buon livello nella gestione della ventilazione meccanica. Se invece avrai incontrato qualche difficoltà, avrai certamente fatto una bella esperienza di analisi del monitoraggio grafico e se imparerai a ripeterla spesso, con costanza e curiosità, sarai sulla strada giusta per arrivare a padroneggiare la ventilazione meccanica, la terapia più frequentemente erogata nelle terapie intensive e con un acclarato effetto sulla mortalità.

Subito dopo l’intubazione tracheale di Andrea, la schermata del ventilatore è quella riprodotta in figura 1. 

Figura 1

Prova a rispondere alle seguenti domande, rilevando i dati necessari (ovviamente in maniera approssimativa) dalla schermata del monitoraggio grafico, e poi confronta le tue risposte con le mie che troverai di seguito:

1. Quale è la modalità di ventilazione? 
2. Quanto è il volume corrente? E’ un valore che è stato impostato?
3. Quanto sono la pressione di picco e di plateau? Sono valori impostati?
4. Quanta è la PEEP?
5. Quale è la frequenza respiratoria? E’ quella che è stata impostata?
6. Quale è la durata di tempo inspiratorio, tempo di pausa (se presente) e tempo espiratorio? Quanto è il rapporto I:E?
7. Sono opportune delle variazioni nell’impostazione della ventilatore meccanica? (per completezza aggiungo che in questa condizione il pH era 7.37 e la PaCO2 43 mmHg)

Ecco le mie risposte, che potrai aiutarti a capire guardando la figura 2.

Figura 2

1. È una ventilazione con flusso inspiratorio costante e pressione inspiratoria crescente (indicati rispettivamente con 1 e 2): l’unica modalità di ventilazione meccanica con queste caratteristiche è la ventilazione a volume controllato. 
2. il volume corrente è di poco inferiore a 500 ml (3) (lo stimo in circa 480 ml), e nella ventilazione a volume controllato è sempre un valore impostato.
3. La pressione di picco (Ppicco) è 29 cmH2O e la pressione di plateau (Pplat) 18 cmH2O. Nella ventilazione a volume controllato tutte le pressioni inspiratorie (e quindi anche Ppicco e Pplat) non sono impostate ma frutto dell’interazione paziente-ventilatore.
4. La PEEP è 0 cmH2O
5. La frequenza respiratoria è data da 60” divisi la durata del ciclo respiratorio (detta anche tempo totale, Ttot). Il ciclo respiratorio Ttot è identificato dall’inizio di una inspirazione (primo flusso positivo, cioè sopra la linea dello zero) all’inizio della successiva inspirazione e comprende una inspirazione completa ed una espirazione completa. Nel nostro caso Ttot è 5”, come indicato dalla parentesi graffa (che va dal quinto al decimo secondo sulla scala del tempo). Quindi la frequenza respiratoria è 60”/5” = 12/min. La frequenza è quella impostata perchè non si vede alcun segno di triggeraggio sulla curva di pressione.
6. Il ciclo respiratorio è composto da: tempo inspiratorio (TI), identificato dal flusso superiore a zero, che nella figura 2 si vede essere un po’ più di 1” (stimiamo 1.1”, freccia a doppia punta verde); tempo di pausa (Tp), con il flusso sulla linea dello zero (freccia a doppia punta bianca), che dura poco più di mezzo secondo (stimiamo 0.6”); tempo espiratorio (Te) con il flusso sotto lo zero (freccia a due punte azzurra) della durata di 3.3”, cioè la differenza tra i 5” di Ttot e gli 1.7” derivanti dalla somma di TI e Tp. Il rapporto I : E è 1 : 1.94 [si calcola come 1 : Te/(TI+Tp)].
7. Non sono necessarie variazioni dell’impostazione del ventilatore meccanico. E’ presente un po’ di autoPEEP (quantificata in 5 cmH2O con l’occlusione di fine espirazione), che però non determina una pressione di plateau elevata. Andrea è in ventilazione controllata e quindi non è necessario introdurre una PEEP esterna per ridurre il carico soglia.

Riassumendo, è stata impostata una ventilazione a volume controllato, con volume corrente di 480 ml, PEEP 0 cmH2O, frequenza respiratoria 12/min, I:E 1:1.94, tempo inspiratorio 1.1”, tempo di pausa 0.6”.

Nella figura 3 ti propongo la schermata di monitoraggio grafico dopo 30 minuti, mentre Andrea aveva ancora la stessa impostazione ventilatoria che abbiamo appena commentato. 

Figura 3

Che differenze trovi? Pensaci, e confrontale con la mia analisi che ti propongo di seguito. Se mi fosse sfuggito qualcosa, non esitare a scrivermelo in un commento.

Per guidarti nell’analisi ti propongo 5 nuove domande:

1. Quale modalità di ventilazione si osserva? Qual è la frequenza respiratoria effettiva? E’ quella impostata?
2. Andrea attiva il trigger inspiratorio?
3. Quanto sono tempo inspiratorio, tempo di pausa e rapporto I:E? Sono cambiati? Se sì, perchè?
4. Si sono modificate Ppicco e/o Pplat? Perchè?
5. Modificheresti l’impostazione del ventilatore meccanico? Se sì, come e perchè?

Per seguire meglio il commento, guarda la figura 4, che riproduce la figura 3 con le mie annotazioni.

Figura 4

1) Modalità di ventilazione e frequenza respiratoria.

La modalità di ventilazione non è più una ventilazione a volume controllata, ma una  ventilazione assistita-controllata. La differenza tra le due modalità è che nella prima la frequenza respiratoria è quella impostata sul ventilatore, nella seconda è invece determinata, almeno in parte, dallo sforzo inspiratorio del paziente. Abbiamo due segni inequivocabili del fatto che la frequenza respiratoria ora è determinata dal paziente e non (solo) dal ventilatore:

• attivazione del trigger inspiratorio. Nella figura vediamo chiaramente che l’inspirazione è attiva: l’inizio dello sforzo inspiratorio avviene già durante l’espirazione, nel momento in cui il flusso espiratorio cambia repentinamente pendenza per avvicinarsi più velocemente allo zero (freccia verticale bianca tratteggiata) (vedi post del 30/04/2019). 
• aumento della frequenza respiratoria (rispetto a quella che abbiamo calcolato nella figura 2). Il Ttot si è ridotto da 5” a 4.1” (misurato sempre in modo ragionevolmente approssimato dalla numerazione sulla scala del tempo), nonostante la stessa impostazione della frequenza respiratoria. Se calcoliamo la frequenza respiratoria dal Ttot vediamo che è aumentata da 12/min a 14.6/min.

2) Trigger

La fase di trigger inspiratorio inizia con l’attivazione dei muscoli inspiratori (freccia bianca verticale tratteggiata) e termina con l’inizio del flusso inspiratorio con onda quadra di flusso (la successiva linea verticale rossa tratteggiata): è questo il tempo che il paziente “spreca” per riuscire ad ottenere dal ventilatore il flusso inspiratorio. Andrea ci mette circa 0.8” per ottenere il flusso inspiratorio, un tempo decisamente lungo se pensiamo che di solito in circa 1” si completa un’ispirazione spontanea fisiologica. Andrea utilizza questo periodo prima per interrompere l’espirazione (dalla freccia bianca alla linea azzurra tratteggiata), che se proseguisse passivamente impiegherebbe ancora diversi secondi per terminare, e poi per attivare il trigger (T0). Durante T0 vediamo un flusso bassissimo (teoricamente inferiore alla sensibilità del trigger a flusso*, vedi post del 22/05/2011). Una volta che finalmente il trigger a flusso è attivato, finalmente inizia l’inspirazione, cioè il flusso che il ventilatore invia ai polmoni (TI).

Perchè un tempo di trigger così lungo? Una manovra di occlusione di fine espirazione ha confermato che Andrea aveva mantenuto 5 cmH2O di autoPEEP, come quando era passivo. Ma ora, a differenza di prima, Andrea deve attivare il trigger. Con una PEEP 0 cmH2O, Andrea ha 5 cmH2O di carico soglia, cioè di sforzo inspiratorio che non produce flusso. L’autoPEEP che non era un problema in ventilazione controllata, lo diventa in ventilazione assistita-controllata.

In queste condizioni, l’aumento della PEEP a valori di poco inferiori all’autoPEEP può ridurre il carico soglia (vedi post del 17 aprile 2016), riducendo lo sforzo inspiratorio ed il tempo tra l’attivazione dei muscoli inspiratori e l’inizio del flusso inspiratorio.  

3) Il tempo inspiratorio, tempo di pausa e rapporto I:E.

Il ventilatore considera, erroneamente, tempo inspiratorio anche T0, perchè comunque rileva un flusso positivo, seppur minimo. Abbiamo conferma che T0 è contato come inspirazione dal fatto che TI impostato è rimasto 1.1 (lo abbiamo dedotto al precedente punto 6) e che tale durata è raggiunta sommando T0 e TI (figura 4). Ma in realtà abbiamo visto che T0 (che dura circa 0.3”) non è l’insufflazione che ci aspettiamo in risposta al trigger ma il flusso erogato durante la fase di triggeraggio. Il vero flusso inspiratorio si manifesta con l’inizio dell’onda quadra di flusso e della salita della pressione delle vie aeree (prima riga tratteggiata rossa). Il tempo insufflazione vero e proprio è quindi 0.8” (TI – T0).

Osserviamo ora il tempo di pausa Tp, che si è accorciato da 0.6” a circa 0.5” (nel confronto tra le figure 2 e 4 appare ben evidente). Può essere un dettaglio di scarsa rilevanza pratica la variazione di 0.1” nel tempo di pausa, ma è molto utile commentarlo perchè ci fa capire bene come funziona l’impostazione del Tp in questo ventilatore. Il ventilatore utilizzato richiede l’impostazione di un “%” di Pausa. In questo caso bisogna capire questo “%” di che cosa è la percentuale. Ci sono di norma due possibilità: o la % del TI o la % del Ttot. (Ogni ventilatore usa una delle due opzioni, ma solitamente non ci dice quale… Penso sempre che invece di fare le ventilazioni intelligenti per medici stupidi, forse le aziende che producono ventilatori dovrebbero impegnarsi a fare configurazioni utili per medici preparati.).

Nel caso di Andrea, Tp si accorcia a parità di % di Pausa impostata: poiché ciò che si riduce tra TI e Ttot è solo Ttot, appare evidente che con questo ventilatore meccanico il % di Pausa si riferisce al Ttot e non al TI. Verifichiamo quantitativamente la nostra interpretazione: nella figura 2, la pausa è 0.6” ed il Ttot 5”, cioè la % di Pausa è il 12% del Ttot. Nella figura 4, la pausa è 0.5” ed il Ttot 4.1”: la pausa è rimasta il 12% del Ttot. Essendo immodificata l’impostazione di Tp, abbiamo la conferma che il % si riferisce al Ttot.

Come esercizio, puoi verificare sui tuoi ventilatori meccanici se l’impostazione della pausa in volume controllato è in %, e qualora lo fosse, se si riferisce al TI o al Ttot. La prossima volta che imposterai la pausa, avrai chiarissimo a cosa si riferisce. Più si modifica la frequenza respiratoria, più la regolazione del tempo di pausa può avere un impatto importante nella ventilazione a volume controllato (non abbiamo il tempo di fare esempi in questo post, potrebbe essere l’argomento di un prossimo).

Il tempo espiratorio Te è ora diminuito da 3.3” a 2.5” ed il I:E è passato a 1:1.94 a 1:1.56.

4) L’aumento della pressione di picco.

Possiamo anche notare che la Ppicco è aumentata da 29 a 33 cmH2O senza un concomitante aumento della Pplat, che rimane a 18 cmH2O. 

La Ppicco è la somma di PEEP totale, pressione elastica e pressione resistiva (vedi post del 10/12/2016). Se PEEP totale e pressione di plateau non cambiano, dobbiamo concludere che ciò che aumenta è solo la pressione resistiva (Pres), cioè la differenza tra pressione di picco e pressione di plateau. 

La pressione resistiva è il prodotto tra le resistenze dell’apparato respiratorio (R) ed il flusso inspiratorio (V’I): Pres = V’I ∙ R. A cosa è dovuto l’aumento di pressione resistiva da 11 cmH2O (29 cmH2O – 18 cmH2O) nelle figure 1-2 a 15 cmH2O (33 cmH2O – 18 cmH2O) nelle figure 3-4?: a un aumento delle resistenze (ad esempio per peggioramento del broncospasmo) o ad un aumento del flusso o ad una modificazione di entrambi? 

La risposta si ottiene calcolando le resistenze: se queste restano costanti, l’aumento della pressione di picco non è dovuto ad un peggioramento del broncospasmo. Le resistenze si calcolano come: R = (Ppicco – Pplat)/V’I. Il flusso a sua volta può essere calcolato (se l’onda di flusso è quadra, come nel nostro caso) come volume corrente/TI. Per prima cosa calcoliamo nella figura 2 il V’I: 0.48 l / 1.1 s = 0.44 l/s (che equivale a 26 l/min, moltiplicandolo per 60, valore di cui troviamo conferma nella figura 2). Nella figura 4 il V’I è: 0.48 l / 0.8 s (il tempo in cui è presente l’onda quadra) = 0.60 l/s (che equivale a 36 l/min, come ci conferma la figura 4). 

Possiamo ora calcolare le resistenze nelle figure 1-2: R = (29 cmH2O – 18 cmH2O) / 0.44 l/s = 37 cmH2O/l/s. Le resistenze nelle figure 3-4 sono : R = (33 cmH2O – 18 cmH2O) / 0.60 l/s = 37 cmH2O/l/s. Le resistenze non sono cambiate, l’aumento di Ppicco è spiegato totalmente dall’aumento di flusso inspiratorio: il broncospasmo non sta peggiorando, non è prioritario aumentare la terapia broncodilatatrice.

5) Cambieresti l’impostazione del ventilatore meccanico?

Sì, ora cambierei l’impostazione del ventilatore meccanico. Se mantenessi la stessa modalità di ventilazione meccanica: 

1.  valuterei se l’applicazione di 3-4 cmH2O di PEEP migliora la fase di trigger (cioè ne riduce almeno la durata); 
2.  aumenterei, se possibile, la sensibilità del trigger a flusso al suo valore massimo (per accorciare il T0); 
3.  cercherei di ridurre il tempo inspiratorio, riducendo il TI o il Tp per favorire un’espirazione più lunga. Se riducessi il TI, accetterei serenamente l’aumento di Ppicco perchè secondario all’incremento di flusso inspiratorio (a parità di volume corrente) e quindi della sola Pres.

In conclusione, possiamo ancora  una volta verificare come si possa modificare in maniera appropriata la ventilazione meccanica solo con l’osservazione attenta del monitoraggio che essa ci offre. Se ci fossimo limitati a guardare i numeri del monitoraggio avremmo visto solamente l’aumento della frequenza da 12/min a 14.6/min e della Ppicco da 29 a 33 cmH2O. Con queste uniche variazioni a disposizione, non avremmo capito cosa stava succedendo e difficilmente avremmo potuto pensare a contromisure mirate.

Un caro saluto ed un sorriso a tutti gli amici di ventilab.