Ventilazione a volume controllato o ventilazione a pressione controllata? Quale la migliore?

27 nov 2011

Spesso mi viene chiesto se è meglio utilizzare la ventilazione a pressione controllata o la ventilazione a volume controllato. Vediamo insieme cosa le differenzia per giungere ad una scelta consapevole.

Premetto che la cosa più importante è avere chiari gli obiettivi da raggiungere con la ventilazione: questi poi si possono raggiungere con qualunque modalità di ventilazione si consosca bene.

Come ben sappiamo, la pressione controllata applica una pressione costante nelle vie aeree per tutta la durata dell'inspirazione. Il risultato è un flusso inspiratorio che inizia con un picco e decresce durante l'inspirazione (fig. 1, a sinistra). Il volume controllato invece genera un flusso costante per tutta la durata dell'inspirazione e per ottenere ciò il ventilatore deve aumentare continuamente la pressione nelle vie aeree (fig. 1, a destra).


Figura 1

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Le differenze di pressione tra volume controllato e pressione controllata.

Prima conseguenza di questa diversa logica di funzionamento è la differenza nelle pressioni di picco. A volte questo viene presentato come un vantaggio della pressione controllata sul volume controllato, ma lo è davvero?

La pressione di picco è la somma di due pressioni: 1) la pressione che ci serve per generare il flusso più 2) la pressione che espande l'apparato respiratorio.

La pressione che genera il flusso è quella forza che spinge il gas inspirato attraverso tubo tracheale e vie aeree. Essa ha il proprio valore massimo all'inizio della branca inspiratoria e si riduce progressivamente fino ad annullarsi al termine delle vie aeree. Il suo valore dipende dall'entità del flusso e dalle resistenze.

Alla fine della inspirazione la pressione per generare flusso è più elevata in volume controllato che in pressione controllata: infatti in volume controllato abbiamo ancora un flusso più elevato (uguale a quello di tutta la fase inspiratoria) che in pressione controllata, che a fine inspirazione vede il flusso più o meno completamente annullato (fig 1).

La pressione per generare flusso non arriva negli alveoli ma si consuma lungo il tubo tracheale e le vie aeree. Non deve essere considerata come una pressione che può indurre danno polmonare indotto dalla ventilazione (VILI, ventilator-induced lung injury) .

Alla fine della inspirazione, a parità di volume corrente, avremo la stessa pressione negli alveoli sia in volume controllato che in pressione controllata. E questa pressione (indipendente dalla modalità di ventilazione) dipende unicamente da elastanza e volume corrente. Questa pressione può essere stimata facendo un'occlusione delle vie aeree alla fine della inspirazione: nella figura 2 vediamo sopvrapposte due curve di volume controllato (PCV) e pressione controllata (PCV) a parità di volume corrente. Si può notare come le pressioni di picco siano diverse tra loro, mentre le pressioni di plateau sono uguali tra di loro. Stesso plateau, stesso stress.



Figura 2

Quindi pressione controllata e volume controllato hanno, a parità di volume corrente, lo stesso impatto sul danno polmonare, che in realtà è determinato solo da elastanza e volume corrente.  Non lasciamoci trarre in inganno dalla diversità delle pressioni di picco. Si potrebbero fare disquisizioni più approfondite per i polmoni caratterizzati da marcata disomogeneità, ma affronterò l'argomento solo se vedrò che può interessare ai lettori di ventilab.

La pressione controllata fa raggiungere inoltre valori di pressione media delle vie aeree più elevata del volume controllato, a meno che a quest'ultimo non si aggiunga un'opportuna pausa di fine inspirazione. E la pressione media delle vie aeree è correlata all'ossigenazione. Si può quindi dire che in pressione controllata è più semplice ottimizzare pressione media delle vie aeree e ossigenazione.

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Le differenze di flusso tra volume controllato e pressione controllata.

Il volume controllato assicura l'erogazione di un predeterminato un flusso (e quindi un volume corrente), mentre il flusso che si genera in pressione controllata è variabile e dipende dalle variazioni della costante di tempo del paziente (cioè del rapporto tra resistenza ed elastanza). In alcuni casi può essere preferibile garantire un volume corrente costante: pensiamo ad esempio ai pazienti con trauma cranico ed ipertensione intracranica, dove la regolazione della PaCO2 è un obiettivo clinico importante. In altri casi può essere meglio limitare automaticamente le pressioni ed accettare variazioni del volume corrente, come ad esempio nei pazienti con ARDS ed elevate pressioni di plateau (o transpolmonari).

Un'altra differenza tra pressione controllata e volume controllato è la diversa distribuzione del flusso. Nella pressione controllata il flusso è elevato all'inizio dell'inspirazione, mentre nel volume controllato è uniforme per tutta l'inspirazione. Un elevato flusso inspiratorio iniziale favorisce la sincronia tra paziente e ventilatore se il paziente triggera gli atti respiratori. Quindi la pressione controllata ci può semplificare la sincronia paziente-ventilatore e la riduzione del lavoro respiratorio del paziente. Ovviamente anche un'oculata regolazione del volume controllato può raggiungere gli stessi obiettivi, ma sicuramente serve un occhio più esperto per gestire l'interazione paziente-ventilatore durante volume controllato (1,2).

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Le ventilazioni a pressione controllata a target di volume.

Quasi tutti i ventilatori hanno forme di ventilazione che rientrano in questa categoria: PCV-VG (GE), PRVC o VGRP (Maquet, Siemens), AutoFlow (Draeger), ecc. In pratica sono normalissime ventilazioni a pressione controllata in cui però il ventilatore continua ad adeguare la pressione applicata per raggiungere un volume prefissato. Quindi le impostiamo come un volume controllato (a parte la pausa) ma funzionano come una pressione controllata: pressione inspiratoria costante e flusso inspiratorio decrescente. In maniera molto semplice aggiungiamo alla pressione controllata il vantaggio principale del volume controllato: il volume costante. Ovviamente le pressioni potranno aumentare o diminuire secondo le necessità.

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Come scegliere tra volume controllato e pressione controllata.

Detto questo, mi sento di fare questa proposta nella scelta delle ventilazioni controllate ed assistite-controllate:

- scegliere di norma una ventilazione a pressione controllata a target di volume (PCV-VG, PRVC o VGRP, AutoFlow, ecc). E' semplice da impostare ed unisce vantaggi di volume controllato e pressione controllata: garantisce il volume corrente, facilitando sincronia ed ossigenazione grazie al flusso decrescente. A questo punto bisogna solo scegliere il volume corrente ed il I:E giusti...

- quando abbiamo la necessità di limitare la pressione di plateau (esempio siamo già a 30 cmH2O di plateau), utilizzare la pressione controllata. Solitamente impostando PEEP e pressione controllata la cui somma non superi 31-32 cmH2O, ci si garantisce di rimanere sotto i 30 cmH2O di pressione di plateau. Meglio comunque verificare di caso in caso.

Un caro saluto a tutti.

PS: il workshop "La ventilazione non-invasiva: dalle evidenze scientifiche alla pratica clinica" si terrà quasi certamente sabato 28 gennaio 2011. A prestissimo la conferma definitiva.

Bibliografia.

1) Chiumello D et al. Different modes of assisted ventilation in patients with acute respiratory failure. Eur Respir J 2002; 20: 925-33

2) Kallet RH et al. Work of breathing during lung-protective ventilation in patients with Acute Lung Injury and Acute Respiratory Distress Syndrome: a comparison between volume and pressure-regulated breathing modes. Respir Care 2005; 50:1623-31


14 commenti:

  1. Ciao Giuseppe,

    Innanzitutto complimenti vivissimi per il vs. Sito una parola : FANTASTICO e da me seguito costantemente.
    Avrei una domanda : tu affermi che la P di plateau in pressometrica è di poco inferiore a quella che io imposto,perche'?
    Tu dici inoltre che la pressione si " consuma" lungo il tubo e le viee, puoi essere un po' piu' chiaro per favore?non dovremmo avere un equilibrio a fine espirazione?Paw= Palv+ Ppl ?


    grazie 1000.

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  2. Giuseppe Natalini28 novembre 2011 21:43

    Dennis, benvenuto tra i commentatori di ventilab.
    Grazie per i complimenti, e veniamo subito alle risposte per le tante domande (complesse) che hai fatto:
    - La pressione di plateau in pressometrica si riduce (di non molto) durante il plateau per 3 motivi: 1) può esserci ancora un po' di flusso a fine inspirazione, quindi la cessazione di questo flusso determina una riduzione della pressione; 2) può esserci una riduzione della pressione determinata dalla redistribuzione delle pressioni tra zone polmonari a differente costante di tempo; 3) i tessuti si adattano con allo stress e questo riduce la pressione (stress relaxation) quando si mantiene disteso l'apparato respiratorio dopo averlo aumentato di volume: serve meno energia per mantenere tirato un elastico di quella che è stata necessaria per allungarlo.
    - la pressione di un fluido che scorre in un condotto si riduce progessivamente. E si annulla quando arriva in un punto in cui il flusso cessa, come nei bronchioli terminali. Per chiarire meglio il concetto avrei bisogno di uno spazio superiore a quello riservato ai commenti e di qualche grafico: dedicherò quindi a questo approfondimento il prossimo post di ventilab (se ce la faccio già alla fine di questa settimana). Spero in questo modo di dare chiarezza a un argomento spesso sfuggente.
    - a fine espirazione la pressione transmurale del polmone (cioè la pressione transpolmonare misurata come Palv-Ppl) è uguale contraria alla pressione transmurale della gabbia toracica (Ppl-Patm). Questa è la condizione di equilibrio dell'apparato respiratorio che si raggiunge a fine espirazione. A fine espirazione (in fisiologia, senza pressioni positive), Palv è = 0, Paw =0 e la pressione atmosferica relativa (Patm) è anch'essa 0. La pressione pleurica è negativa (da -2 a -4 cmH2O).
    Mi rendo conto che le risposte sono state tutte sintetiche, ma rispondere in tre righe a queste domandone è una mission impossible. Chiunque desiderasse maggiori dettagli, me lo segnali pure con un commento: per me sarà un piacere trovare la sede ed il modo per essere esauriente.

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  3. Giuseppe Natalini28 novembre 2011 21:46

    Grazie a Daniele di Latina che mi ha segnalato un difetto di formattazione del post (un titolo di paragrafo sembrava la didascalia di una figura). Ho provveduto a correggerlo, spero ora sia più chiaro.
    Ottima osservazione, grazie ancora Daniele.

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  4. Vi faccio davero tantissimi complimenti x tutto!!!anche da parte di persone come me che magari non sono dei medici...ma lo spero a piu presto dei futuri inf...trovo le vostre iniziat molto interessanti...ho una domanda..curiosita..se lei mi permette.. mi chiedo nell coso dei polmoni disomogeni, allora l'impatto di danno polmonare (x lo stesso volume corrente) non e lo stesso tra volume controllato e press controllata?!..rischia di essere di piu nel caso del volume controllato?

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  5. Beppe, puoi spiegare perchè è possibile affermare che a parità di volume corrente e di tempo inspiratorio in ventilazione pressometrica è più alta la pressione media delle vie aeree? E di quanto deve essere la pausa inspiratoria in volume controllato per compensare quella differenza?
    Complimenti per la chiarezza.

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  6. Ovviamente complimenti per chiarezza,metodo e rigore scientifico.

    Domande:
    come cambiano i rapporti cuore-polmone con le due modalità, specie nei pazienti ipotesi ?
    nei pazienti con costante di tempo alta e limitazione al flusso espiratorio, i volumi prefissati peggiorano l' iperinsuffazione del paziente, anche se impostiamo una Peep inferiore alla Peep i ?

    Grazie

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  7. Giuseppe Natalini30 novembre 2011 21:39

    #risposta a bessy.
    Quesito: è diverso l'impatto sul danno polmonare da parte di pressione controllata e volume controllato quando si ventilano pazienti con polmoni disomogenei?
    La risposta è complessa e richiederebbe molto più spazio. Comunque provo a rispondere sinteticamente.
    A mio parere non esistono convincenti prove sperimentali che supportino la superiorità di una delle due ventilazioni in caso di disomogenità polmonare. Proviamo però a ragionare insieme: immaginiamo un'area polmonare a bassa costante di tempo (si riempie e si svuota velocemente) ed una ad alta costante di tempo (si riempie e si svuota lentamente). Se insufflo il polmone con un flusso inspiratorio elevato, in breve tempo una gran parte del volume corrente sarà erogata ed andrà a finire quasi tutta nelle aree a bassa costante di tempo, che quindi potrebbero ricevere un eccesso di volume. Solo in un secondo tempo questo eccesso di volume potrà ridistribuirsi dalla zone a bassa a quelle ad alta costante di tempo. Se l'insufflazione invece è fatta con un flusso lento e costante, anche le zone a bassa costante di tempo avranno il tempo di ricevere direttamente il volume corrente, che quindi graverà meno sulle zone a bassa costante di tempo. Se accettiamo questo ragionamento, potremmo ipotizzare che in caso di grave disomogeneità sia razionale preferire il volume controllato. E' tutto da dimostrare però che questo però si traduca in un rilevante vantaggio clinico.

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  8. Giuseppe Natalini30 novembre 2011 22:01

    #risposta a Daniele.
    Quesito: "puoi spiegare perchè è possibile affermare che a parità di volume corrente e di tempo inspiratorio in ventilazione pressometrica è più alta la pressione media delle vie aeree? E di quanto deve essere la pausa inspiratoria in volume controllato per compensare quella differenza?".
    Sempre più difficile rispondere in poche righe (Daniele, l'hai fatto apposta, vero?). Proviamoci.
    La pressione media delle vie aeree è la media delle pressioni che si misurano nelle vie aeree, istante per istante, durante un ciclo respiratorio (inspirazione+espirazione). Si può misurare calcolando l'area sottesa alla curva di pressione durante un ciclo respiratorio e dividendola per la durata del ciclo. A parità di durata del ciclo respiratorio, la ventilazione la cui area sotto la curva di pressione è più grande è quella con la maggior pressione media.
    Premesso questo, pensiamo a volume controllato e pressione controllata. In volume controllato la pressione massima nelle vie aeree si raggiunge solo alla fine dell'inspirazione (figura 1 a destra), mentre nella pressione controllata la si raggiunge fin dall'inizio dell'inspirazione (figura 1 a sinistra). Evidentemente quindi l'area sotto la curva di pressione sarà più grande in pressione controllata che in volume controllato. E' pur vero che la pressione di picco è più alta in volume controllato, ma questo incide poco proprio perchè il picco lo si raggiunge solo alla fine dell'inspirazione. Senza contare che questo picco più elevato non ha un impatto sulle pressioni alveolari in quanto è solo un picco resistivo...
    Non so dirti a priori di quanto deve essere lunga la pausa inspiratoria in volume controllato per pareggiare la pressione media che si avrebbe in pressione controllata. Mi riservo di darti una risposta più articolata nel futuro.

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  9. Giuseppe Natalini30 novembre 2011 22:18

    #risposta a Elio.
    Quesito: "come cambiano i rapporti cuore-polmone con le due modalità, specie nei pazienti ipotesi ? nei pazienti con costante di tempo alta e limitazione al flusso espiratorio, i volumi prefissati peggiorano l’ iperinsuffazione del paziente, anche se impostiamo una Peep inferiore alla Peep i ?"
    - non vi sono significative differenze nell'impatto sulla funzione cardiovascolare delle due modalità di ventilazione. Su questo il vero determinante è la PEEP totale (con il rapporto inspirazione/espirazione).
    - mantenere il volume corrente costante in un paziente che sviluppa iperinflazione dinamica porta ad un aumento dell'iperinflazione. Mantenere invece costante la pressione applicata in pressione controllata determina una riduzione del volume corrente quando il paziente sviluppa iperinflazione dinamica. Quindi la pressione controllata smorza "l'effetto PEEPi" a scapito del volume corrente. In caso però di elevate resistenze inspiratorie la pressione controllata potrebbe essere poco efficiente perche la relazione pressione-flusso, in queste condizioni, è esponenziale (capisco che non è intuitivo capire quest'ultimo concetto, eventualmente ne riparleremo)..
    L'effetto della PEEP sull'iperinflazione dipende dal grado di flow-limitation e di disomogeneità: sono fenomeni puramente espiratori, e la modalità di ventilazione (che agisce sulla fase inspiratoria) non ha un impatto rilevante.
    Ciao Elio, a presto.

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  10. GRAZIE x la risposta e la chiarezza! buona serata!

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  11. Caro Giuseppe, ti ringrazio per le risposte date, volevo chiederti se in uno dei tuoi prossimi post, puoi affrontare l' argomento della Curva di compliance con lip , uip e la possibilita' di sfruttare queste informazioni per attuare il reclutamento alveolare identificando in essa su prova ripetuta a distanza di tempo il guadagno di tale reclutamento...

    Come sempre preziosissime le tue analisi!
    Continua cosi'.

    Grazie dennis

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  12. Giuseppe Natalini1 dicembre 2011 11:07

    Lo farò, Dennis.
    Vorrei dare però gli strumenti per capire bene l'argomento e riuscire ad essere autonomi nelle valutazioni. Per arrrivare a questo servirà più di un post sulla relazione pressione-volume.
    Probabilmente non pubblicherò una serie di post consecutivi, ma li alternerò con altri argomenti che possano essere di interesse anche per i tanti lettori di ventilab che si occupano meno di ARDS e più di weaning e pazienti ostruttivi.
    Continua a seguirci (attivamente, come stai facendo): cercheremo di soddisfare le tue aspettative.

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  13. Giovanni Cangemi13 gennaio 2013 13:51

    Sono uno pneumologo. giornalmente impegnato nella gestione della ventilazione non invasiva nei pazienti BPCO , etc
    qualche collega critica la mia propensione ad usare APCV-VTG in paziente critico invece che PSV che a detta di tutti sembra che non faccia spendere ai muscoli respiratori energie in più e che e non li metta a riposo e quindi a non andare in involuzione d a non uso. Mi piacerebbe leggere di ventilazione non invasiva e se ci sia differenza tra PSV e APCV e se ci siano patologia dove usarle . Grazie !!

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  14. Giuseppe Natalini31 gennaio 2013 09:45

    Giovanni, grazie per il commento.
    Io sono nato con la PSV come unica forma di ventilazione assistita unica: era la novità deila fine degli anni 80-primi anni 90. Per molti anni ho continuato ad utilizzarla come unica modalità di ventilazione assistita. Ora, in alcuni casi, preferisco la APCV-VG: soprattutto quando l'inspirazione in PSV è troppo breve (circa < 0.8") nonostante lo "smanettamento" su supporto, rampa e trigger espiratorio.
    Dopo tanti ho veramente quindi rivalutato il ruolo delle assistite-controllate: come sempre l'importante è assicurare al paziente una buona ventilazione, la modalità scelta è solo uno strumento.
    Quindi: usa quello che vuoi (PSV o APCV), assicurandoti che il risultato sia buono. In alcuni casi vedrai che la PSV facilita la sincronia, in altri che la APCV garantisce una miglior assistenza inspiratoria.
    Ti aspetto ancora su ventilab (e scusa ilr itardo della risposta).

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