Ventilazioni pressometriche a target di volume: cosa sono, quando usarle, quando evitarle, come impostarle.

Le ventilazioni pressometriche a target di volume sono, come dice lo stesso nome, ventilazioni pressometriche, cioè con pressione costante e flusso decrescente durante l’inspirazione (se il paziente è sufficientemente passivo). A differenza delle usuali ventilazioni pressometriche si imposta un obiettivo (target) di volume corrente a cui il ventilatore deve tendere e non la pressione da applicare durante l'inspirazione (figura 1), che è decisa dal ventilatore valutando il volume corrente ottenuto e la pressione inspiratoria applicata nell’inspirazione precedente.

Figura 1

Come spesso accade, i ventilatori meccanici di differenti marche ci complicano la vita utilizzando nomi differenti per identificare modalità di ventilazione uguali. Di solito la denominazione di una ventilazione pressometrica a target di volume contiene il termine “volume”  (ad esempio “volume garantito” o “volume target”) oppure “adattativo” o “autoflow”. Per sapere quale è la denominazione sul ventilatore che stai utilizzando, prova le ventilazioni in cui devi impostare un volume e guarda la forma di pressione e flusso inspiratori: se sono quelli tipici di una pressometrica, hai individuato le ventilazioni pressometriche a target di volume.

Le 3 modalità di ventilazione pressometrica a target di volume

Le 3 principali modalità di ventilazione pressometrica (pressione controllata, pressione di supporto e SIMV) hanno la corrispondente modalità pressometrica a target di volume:

• Pressione controllata a target di volume: oltre al volume target devi impostare il tempo inspiratorio (o il rapporto I:E) e la frequenza respiratoria. E’ quindi una ventilazione ciclata a tempo (l’inspirazione finisce quando è completato il tempo inspiratorio impostato), in cui il paziente ha la possibilità di aumentare la frequenza respiratoria attivando il trigger.
• Pressione di supporto a target di volume: oltre al volume target devi impostare la percentuale del trigger espiratorio (anch’esso ha denominazioni differenti nei diversi ventilatori, ma è facilmente identificabile perché è espresso in percentuale) ma mancano l’impostazione del tempo inspiratorio, del rapporto I:E e della frequenza respiratoria (possono essere presenti per l’impostazione dell’eventuale ventilazione di backup che si attiverebbe se il paziente dovesse avere un periodo di apnea). Il trigger espiratorio definisce la percentuale di flusso inspiratorio (rispetto al suo picco) al quale in ventilatore cicla, cioè termina l’inspirazione per passare all’espirazione. (puoi vedere anche i post del 22/05/2011 e del 27/12/2017). 
• SIMV a target di volume: si impostano gli atti mandatori come nella pressione controllata a target di volume e gli atti spontanei vengono erogati in CPAP o con una tradizionale pressione di supporto.

Come il ventilatore ricerca la pressione inspiratoria appropriata.

Quando il ventilatore eroga il primo atto respiratorio in una ventilazione pressometrica a target di volume non ha la più pallida idea di quanta pressione sia necessaria per ottenere il volume target. Esistono due diverse strategie per far iniziare una ventilazione pressometrica a target di volume:

1. il primo atto respiratorio è erogato con ventilazione volumetrica tradizionale, il ventilatore misura la pressione di plateau e dal secondo atto respiratorio inizia la ventilazione pressometrica con una pressione inspiratoria pari al valore della pressione di plateau (figura 2). Solitamente questo approccio è utilizzato per le ventilazioni ciclate a tempo.
2. il primo atto inizia già in ventilazione pressometrica con una pressione prefissata (in molti ventilatori 5 cmH₂O). Questo è il modo tipicamente utilizzato nelle ventilazioni ciclate a flusso.

Figura 2

Dopo il primo respiro in pressometrica, il ventilatore applica in ciascun respiro una pressione inspiratoria condizionata dal volume corrente ottenuto nel respiro precedente: applica la stessa pressione del respiro precedente se il volume corrente realmente erogato è stato uguale a quello target, una pressione inspiratoria più elevata se il volume corrente è stato inferiore a quello target, una pressione inspiratoria inferiore se il volume corrente è stato superiore a quello target.

Nel post precedente ti ho chiesto perchè l’ultimo volume corrente era inferiore al penultimo nonostante una pressione inspiratoria leggermente superiore. Ti ripropongo di seguito l'immagine.

Figura 3

Nelle ventilazioni pressometriche questo accade se si riduce l'attività inspiratoria del paziente. Nella figura 4 ho riprodotto e sovrapposto il flusso inspiratorio dei due atti inspiratori che stiamo considerando.

Figura 4

Si vede che in questo caso la riduzione del flusso (e quindi del volume corrente, che è definito dall’area sotto la curva di flusso) non è dovuta ad una riduzione dell’intensità dello sforzo inspiratorio del paziente sull’ultimo respiro (il picco di flusso inspiratorio è uguale in questi due respiratori), ma ad una minor durata del suo sforzo inspiratorio. Il flusso inspiratorio si riduce più precocemente, l’inspirazione si accorcia e di consguenza il volume si riduce. La variabilità del tempo inspiratorio è tipica delle ventilazioni ciclate a flusso. Il ventilatore reagirà nei respiri successivi con un incremento della pressione inspiratoria per cercare di mantenere il volume espirato al valore del volume target.

Ventilazione a target di pressione: quando è indifferente, quando può essere utile e quando dannosa

Come qualsiasi modalità di ventilazione, una ventilazione pressometrica a target di volume non è “a priori” buona o cattiva, ma può avere vantaggi o svantaggi che dipendono dagli obiettivi clinici, dall’impostazione e dalla interazione con il paziente.

 

Quando è indifferente.

Nei pazienti passivi in ventilazione controllata la ventilazione pressometrica a target di volume ha lo stesso effetto di una ventilazione a volume controllato: garantisce cioè un volume corrente costante adeguando la pressione inspiratoria.
A volte vengono percepiti poteri miracolosi rispetto al volume controllato, ma l’unica differenza è la forma delle curve di pressione e flusso. E’ la forma del flusso che fa determina, per lo stesso volume corrente, una minor pressione di picco a parità di pressione di plateau (figura 5) (vedi anche post del 27/11/2011)

Figura 5

Ricordiamo che la pressione di picco è la pressione raggiunta a fine inspirazione nel ventilatore, mentre la pressione di plateau è quella raggiunta nei polmoni, ed è quindi quella su cui normalmente valutare l'impatto della ventilazione sul paziente.
Premessa l'assenza di differenze sostanziali, personalmente nel paziente passivo preferisco il volume controllato alla pressometrica a target di volume. La ventilazione volumetrica offre dinamicamente più informazioni quantitative su pressione elastica e resistiva. Inoltre la ventilazione a volume controllato consente di decidere la durata del tempo di insufflazione e del tempo di pausa, che nelle ventilazioni pressometriche dipende dalla costante di tempo ed è quindi fuori dal nostro controllo (vedi post del 05/02/2014). Non entro nel dettaglio di quest’ultimo punto, perché si aprirebbe un nuovo ampio capitolo.

Quando può essere utile.

Nei pazienti in ventilazione assistita con segni di attività inspiratoria, una ventilazione a target di volume consente una ripartizione variabile del lavoro respiratorio tra paziente e ventilatore: nei momenti in cui il paziente è più attivo, il ventilatore riduce la pressione inspiratoria erogata, consentendo una maggiore attività dei muscoli respiratori. Se il paziente diventa meno attivo (cioè i muscoli respiratori sviluppano meno pressione) per affaticamento o riduzione del drive respiratorio (ad esempio durante il sonno), il ventilatore incrementa la pressione erogata, lascia che i muscoli respiratori si riposino. In queste condizioni il paziente dovrebbe mantenere sempre un’attività dei muscoli respiratori proporzionale alle proprie capacità e necessità, riducendo il rischio di disfunzione diaframmatica.
Il gioco che abbiamo descritto può essere virtuoso se il paziente mantiene un’adeguata attività dei muscoli respiratori per la maggior parte della giornata, escludendo le ore di sonno. Questa condizione può essere identificata da alcuni segni rilevabili dal monitoraggio grafico (figura 6) associati alla valutazione clinica:

Figura 6

• trigger inspiratorio visibile come una riduzione della pressione delle vie aeree che precede l'inspirazione
• profilo della forma di flusso inspiratorio con concavità verso il basso (flow index > 1) (vedi post del 05/04/2023)
• P_0.1, spesso misurata dal ventilatore, tra 1 e 3 cmH₂O (vedi post del 27/06/2021)
• se è possibile fare una breve occlusione di fine espirazione, al primo tentativo di inspirazione contro le vie aeree occluse rilevare una riduzione della pressione delle vie aeree rispetto alla PEEP totale (ΔPocc) tra 6-7 e 13-14 cmH₂O (corrispondente approssimativamente ad una pressione sviluppata dai muscoli respiratori tra 5 e 10 cmH₂O, parleremo più estesamente di questo in uno dei prossimi post)
• assenza di dispnea, attivazione dei muscoli accessori della ventilazione o asincronia inspiratoria torace-addome.

Quando può essere dannosa

Il grande rischio delle ventilazioni pressometriche a target di volume è il paziente debole e/o con ridotto drive respiratorio, che si accontenta anche di un basso volume target, si lascia mettere facilmente a riposo i muscoli respiratori ed in questo modo diventa sempre più debole ed asservito al ventilatore. Per fortuna spesso lo si può riconoscere facilmente al monitoraggio grafico (figura 7):

Figura 7

Vedi anche tu l’assenza dei segni di attività respiratoria che abbiamo invece visto nella figura 6? Riconosci l’assenza di un evidente segno di triggeraggio ed un flow index qualitativamente prossimo a 1 (decadimento lineare del flusso inspiratorio)?
Nella figura 8 ti ripropongo l’immagine con evidenziati questi elementi: Puoi vedere anche il monitoraggio della pressione esofagea, che mostra oscillazioni di circa 1 cmH₂O attribuibili principalmente all’attività cardiaca, causa dell’autociclaggio.

Figura 8

Come impostare il volume target

Il volume target deve essere impostato con due obiettivi: 1) garantire il volume corrente minimo
2) mantenere un adeguato sforzo inspiratorio.
Similmente al “pressure support trial” (vedi post del 19/01/2024), si può fare un “target volume trial”. Lo scopo di questa procedura è trovare un volume corrente che non sia troppo elevato da ridurre eccessivamente l’attività dei muscoli respiratori, ma nemmeno troppo piccolo da lasciare un carico di lavoro eccessivo.
Spieghiamo questo approccio con un esempio, nel quale abbiamo valutato l’effetto di diversi volumi target impostati, ciascuno per pochi minuti, su un paziente tracheotomizzato con il peso ideale di 68 kg ed una PEEP di 5 cmH₂O. Di seguito puoi vedere l’effetto di alcuni volumi target testati.
Abbiamo iniziato valutando l’effetto di un volume target molto piccolo (280 ml, cioè 4 ml/kg di peso ideale) (figura 9).

Figura 9

Vediamo che il ventilatore applica una pressione inspiratoria di 8 cmH₂O di pressione. Il brusco picco di pressione a fine inspirazione, che è attribuibile al rilasciamento dei muscoli respiratori, non è stato considerato come una pressione erogata dal ventilatore. Vediamo che la riduzione inspiratoria della pressione esofagea (la seconda traccia) è di 15 cmH₂O (da 4 a -11 cmH₂O), un dato che sottostima di un paio di cmH₂O la pressione sviluppata dai muscoli respiratori. Osserviamo quindi un’intensa attività muscolare, che, anche senza la misurazione della pressione esofagea, possiamo facilmente intuire dalla forma sinusoidale del flusso, tipica dei soggetti in respiro spontaneo.

E’ interessante notare che il volume corrente è 448 ml, decisamente superiore al volume target. Il paziente vuole un volume maggiore del volume target è lo ottiene con il proprio sforzo inspiratorio. Il ventilatore, essendo superato il volume target dal volume corrente realmente erogato, non interviene aggiungendo pressione inspiratoria, se non i 3 cmH₂O sopra PEEP che questo ventilatore eroga come minimo in questa modalità di ventilazione.

Quando abbiamo impostato un volume target di 480 ml/kg  (7 ml/kg) (figura 10), simile a quello ottenuto dal paziente praticamente da solo nel caso precedente, si osservano due cose importanti: 1) il volume corrente realmente erogato è simile a quello target e 2) il paziente rimane attivo. 

Figura 10

La contemporanea presenza di questi due segni significa che siamo entrati in un range di volume corrente e supporto inspiratorio ragionevoli rispetto al drive respiratorio. Per valutare se l’attività dei muscoli respiratori sia adeguata possiamo affidarci ai segni che abbiamo discusso in precedenza (rivedi le figure 6 e 8): il paziente è attivo sia sul triggeraggio che sul flusso inspiratorio. Le variazioni inspiratorie della pressione esofagea sono mediamente attorno a 11 cmH₂O, con un decadimento espiratorio della pressione esofagea che suggerisce un’espirazione passiva. Da questi dati si ricava l’idea che il paziente è sottoposto ad un carico di lavoro elevato ma sostenibile. 

Saltiamo qualche step e vediamo nella figura 11 cosa è successo quando siamo arrivati a un volume target di 680 ml (10 ml/kg).

Figura 11

Vediamo dalla curva di flusso con concavità verso il basso nella sua parte iniziale e dalla evidente presenza di triggeraggio che il paziente rimane attivo. La variazione inspiratoria di pressione esofagea è 6 cmH₂O e si vede ancor più pronunciato il suo decadimento durante l’espirazione, segno di una espirazione sempre più passiva. Abbiamo raggiunto una condizione di massimo supporto (relativamente al drive respiratorio) con un'attività inspiratoria quasi fisiologica.
Proseguiamo nell’incremento del volume target per vedere se esiste un volume di riposo. Questo è stato ottenuto con l’impostazione di un volume target di 750 ml (11 ml/kg).

Figura 12

Il paziente diviene totalmente passivo, non triggera più l’inspirazione ed il flusso inspiratorio si riduce linearmente. La pressione esofagea aumenta durante l’inspirazione (da 2 a 7 cmH₂O), come accade nelle insufflazioni a paziente passivo.

Dopo questo “target volume trial”, che volume target dovremmo quindi scegliere? Dato che 7 ml/kg sono il minimo ragionevole (mantengono un'elevata attività dei muscoli respiratori) e 10 ml/kg il massimo ragionevole (carico fisiologico dei muscoli respiratori, che si annulla aumentando ulteriormente il volume), una scelta di 8-9 ml/kg di peso ideale (cioè circa 550-600 ml) sembra la più ragionevole. In particolare questo paziente aveva una compliance dell’apparato respiratorio di crica 50 ml/cmH₂O, che equivale ad una driving pressure di 11-12 cmH₂O per un volume corrente di 550-600 ml, scelta comunque accettabile anche in termini di stress tidal.

Conclusioni.

Come sempre riassumiamo i messaggi principali di questo lungo post.

Le ventilazioni pressometriche a target di volume:
- applicano una pressione costante durante l’inspirazione. A differenza delle tradizionali ventilazioni pressometriche, il livello di pressione da applicare non è impostato sul ventilatore ma è adeguato dinamicamente per ottenere un volume corrente uguale al volume target;
- possono essere ciclate a tempo (come le controllate o assistite/controllate) oppure ciclate a flusso (come la pressione di supporto)
- non hanno significativi vantaggi nei pazienti passivi rispetto al volume controllato
- possono essere utili nei pazienti attivi con sufficiente forza dei muscoli respiratori
- possono essere dannose nei pazienti deboli o con basso drive respiratorio perchè ne facilitano la passività
- devono essere impostate con un volume target ragionevole, che può essere scelto valutando l’attività del paziente a diversi livelli di volume target (“target volume trial”).

Complimenti a chi è arrivato in fondo a questo post, non era facile!

Come sempre un sorriso a tutti gli amici di ventilab.