Insuficiência respiratória aguda : otimização da monitorização cardiorrespiratória para adequação terapêutica de pacientes em ventilação mecânica

Abstract

Introdução: A insuficiência respiratória aguda (IRA), por apresentar alta incidência e altas taxas de morbidade e de mortalidade, continua a requerer novos estudos com vistas a otimizar a monitorização e a terapêutica dos pacientes com essa síndrome. Objetivos: Avaliar técnicas de monitorização de função respiratória e de manejo ventilatório, em pacientes com IRA e submetidos a ventilação mecânica, identificando grupos de pacientes que possam responder de forma diversa a diferentes intervenções de terapêutica ventilatória, com vistas a otimizar suas variáveis cardiorrespiratórias e adequar seu tratamento. Material e Métodos: A investigação foi dividida em 4 estudos seqüenciais: Num primeiro momento, as curvas pressão-volume toracopulmonares, pulmonares e torácicas foram comparadas em 14 pacientes com IRA por 3 métodos diferentes: a técnica da superseringa, a das oclusões inspiratórias e um novo método automatizado utilizando fluxos contínuos de 3 e de 9 IImin-1. Num segundo momento, o limite da hiperdis- I tensão pulmonar foi determinado em 6 voluntários sadios, nos quais tomografias computadorizadas espiraladas de tórax (TCs) foram obtidas em capacidade residual funcional (CRF) e em capacidade pulmonar total (CPT) mais pressão positiva de 30 cm H20 e foi testado em 6 pacientes com IRA nos quais TCs foram obtidas em zero de pressão expiratória final (ZEEP) e em pressão expiratória final positiva (PEEP). As TCs foram realizadas do ápex ao diafragma, e os volumes pulmonares quantificados por análise dos histogramas de densidade. A seguir, 8 pacientes com e 6 sem ponto de inflexão inferior (Pinf) foram submetidos a TCs realizadas em ZEEP e em dois níveis de PEEP: PEEP1 = Pinf + 2 e PEEP2 = Pinf + 7 cm H20 ou PEEP1 = 10 e PEEP2 = 15 cm H20 na ausência de Pinf e, a partir da análise dos histogramas de densidade pulmonares, foram calculados a razão gás-tecido e os volumes pulmonares regionais. Finalmente, num grupo de 6 pacientes com IRA severa e em hipercapnia permissiva, 3 estratégias ventilatórias foram comparadas: lavagem expiratória isolada, ventilação otimizada, definida como aumento na freqüência respiratória associada com redução do espaço morto instrumental, e a combinação de ambos os métodos. Resultados: A análise das curvas pressão-volume pelos diferentes métodos revelou que as medidas de complacência estática e os valores do ponto de inflexão inferior foram semelhantes, permitindo, todos eles, a identificação de pacientes com e sem ponto de inflexão inferior. A análise dos histogramas de densidade em voluntários sadios em CRF e CPT mostrou histogramas monofásicos, e o limite de hiperdistensão foi definido como sendo de -900 unidades Hounsfield (UH). Em pacientes com IRA, a distribuição dos histogramas de densidade foi tanto monofásica como bifásica, e a aplicação de PEEP causou recrutamento alveolar, definido como redução no volume das regiões não ventiladas, e hiperdistensão, definida como aparecimento de áreas com densidade inferior a - 900 UH. Ao se dividirem os portadores de IRA, em função das curvas pressão-volume, em pacientes com e sem Pinf, observou-se que apresentaram, em ZEEP, valores similares de volume pulmonar total e volume de gás e tecido, mas a percentagem de pulmão normalmente ventilado foi menor e a de pulmão pobremente ventilado foi maior em pacientes com Pinf do que em pacientes sem Pinf. Os histogramas de densidade pulmonares de pacientes com Pinf mostraram uma distribuição unimodal com um pico em 7 UH enquanto os pacientes sem Pinf tinham uma distribuição bimodal com um primeiro pico em - 727 UH e um segundo em 27 UH. Em ambos os grupos PEEP induziu recrutamento alveolar que foi associada a hiperdistensão pulmonar apenas nos pacientes sem Pinf. No subgrupo de pacientes cuja ventilação cursava com hipercapnia permissiva e acidose respiratória, a lavagem expiratória e a ventilação otimizada tiveram efeitos similares na eliminação de CO2, sendo que um decréscimo adicional na PaC02 foi observado quando ambos os métodos foram combinados. PEEP extrínseca teve de ser reduzida quando a lavagem expiratória foi usada, mas permaneceu inalterada durante a ventilação otimizada isolada. Conclusões: A avaliação das curvas pressão-volume em portadores de IRA, por qualquer um dos métodos testados, permitiu dividi-los em dois grupos de acordo com a presença ou ausência de ponto de inflexão inferior. Essa divisão associou-se com diferenças na morfologia pulmonar e nas respostas à aplicação de PEEP em termos de recrutamento alveolar e de hiperdistensão, definindo-se esta última como a ocorrência de parênquima pulmonar abaixo de - 900 UH. Em pacientes com Pinf, gás e tecido estavam mais homogeneamente distribuídos no interior dos pulmões, e níveis crescentes de PEEP resultaram em recrutamento alveolar adicional sem hiperdistensão. Em pacientes sem Pinf, regiões pulmonares normalmente ventiladas coexistiam com regiões não ventiladas, e a aplicação de PEEP, embora causasse recrutamentro, acarretava também hiperdistensão que aumentava com níveis crescentes de PEEP. Nos pacientes com IRA severa, que necessitavam de pressões de platô mais baixas para evitar hiperdistensão e que em decorrência disso desenvolveram hipercapnia, o aumento da freqüência respiratória e a redução do espaço morto instrumental foram tão eficientes quanto a lavagem expiratória para reduzir PaC02 e, quando usadas em combinação, ambas as técnicas tiveram efeitos aditivos e resultaram em níveis de PaC02 próximos aos normais.

Introduction: Acute respiratory failure (ARF) has a high incidence and high morbidity and mortality rates and efforts to find new methods of monitoring and treatment are necessary. Objectives: To evaluate techniques for monitoring respiratory function and managing mechanical ventilation, in patients with ARF in mechanical ventilation, identifying groups of patients that would respond in different ways to different ventilatory therapeutic interventions, in order to optimize their cardiorespiratory parameters and to adjust their treatment. Material and Methods: The investigation was divided in 4 sequential studies: Initially, thoracopulmonary, pulmonary and thoracic pressure-volume curves were compared in fourteen patients with ARF by 3 different methods: the supersyringe and the inspiratory occlusions methods and a new automated method performed with continuous flows of 3 and of 9 L.min-1. In a second moment lung overdistension limit was first determined in 6 healthy volunteers in whom spiral thoracic computerized tomography (CT) were obtained at functional residual capacity (FRC) and at total lung capacity (TLC) with a positive airway pressure of 30 cmH20 and, then, tested in 6 patients with AR F, in whom CT sections were obtained at zero end-expiratory pressure (ZEEP) and positive end-expiratory pressure (PEEP). Lung scanning was performed frem the apex to the diaphragm and lung volumes were quantified by density histogram analysis. In a third moment, 8 patients with and 6 without a lower inflection point (LlP) underwent a CT scan performed at ZEEP and at two leveis of PEEP: PEEP1 = LlP + 2 and PEEP2 = LlP + 7 cmH20 or PEEP1 = 10 and PEEP2 = 15 cmH20 in the absence of a LlP and the gastissue ratio and the regional lung volumes were measured taking in account the lung density histograms analysis. Finally, in 6 patients with severe ARF and in permissive hypercapnia, 3 ventilatory strategies were compared: expiratory washout alone, optimized ventilation defined as an increase in the respiratory rate associated with a reduction of the instrumental dead space, and the combination of both methods. Results: lhe analysis of pressure-volume curves obtained by the different methods exhibited similar values of static compliance and LlPS showing that ali methods could identify patients with and without LlP. lhe density histogram analysis in healthy volunteers at FRC and lLC showed monophasic histograms and the limit of lung overdistension was - 900 Hounsfield units (HU). In patients with ARF the distribution of density histograms was either monophasic or biphasic and PEEP application was responsible for alveolar recruitment, defined as the reduction in the volume of non- aerated lung areas, and lung overdistension, defined as the appearance of lung areas with density under - 900 HU. Categorizing ARF patients in those with and without LlP, it can be observed that, at ZEEP condition, they showed similar values cf total lung volume and volume of gas and tissue but the percentage of normally-aerated lung was lower and the percentage of poorly-aerated lung was greater in patients with LI P than in those without LlP. Lung density histograms of patients with LlP showed a monophasic distribution with a peak at 7 HU but those of patients without LlP had a biphasic distribution with a first peak at - 727 HU and a second peak at 27 HU. In both groups, PEEP induced alveolar recruitment that was associated with lung overdistension only in patients without LlP. In the group of patients whose ventilation was followed by permissive hypercapnia and respiratory acidosis, expiratory washout and optimized ventilation had similar effects on CO2 elimination and a further decrease in PaC02 was observed when both methods were combined. Externai PEEP was reduced when expiratory washout was used whereas it remained unchanged during optimized ventilation alone. Conclusions: The analysis of the pressure-volume curves in patients with ARF by ali methods used, allowed their categorization in two groups according to the presence or absence of the lower inflection point. This categorization was associated with differences in lung morfology and with different responses to PEEP application in terms of alveolar recruitment and overdistension , this one defined as the occurrence of lung parenchyma below -900 HU. In patients with LlP, gas and tissue were more homogeneously distributed within the lungs, and increasing leveis of PEEP caused additional alveolar recruitment without overdistension. In patients without LlP, normally- -aerated lung coexisted with non-aerated regions and PEEP application caused not only alveolar recruitment, but also overdistension that increased when PEEP levei is increased. In patients with severe ARF, that needed lower plateau pressures to avoid overdistension, and became hypercapnic, increase in heart rate and reduction of instrumental dead space was as efficient as expiratory washout to reduce PaC02 and, when combined, both techniques had additive effects resulting in PaC02 values close to normal.