Interazione ventilatore-paziente in ventilazione non invasiva

4 giu 2013


Durante la ventilazione meccanica la sincronia tra l'eventuale attività spontanea del paziente e l'azione prodotta dal ventilatore rappresenta un fattore importante nel determinare il successo del trattamento. Nell'ambito della ventilazione non invasiva (NIV) ciò è particolarmente vero, dal momento che la sincronia può condizionare, oltre che l'efficacia, anche la tollerabilità della tecnica da parte del paziente[1].


Per di più nel trattamento dell'insufficienza respiratoria acuta mediante NIV dovremmo essere in grado di ottimizzare rapidamente la sincronia e sfruttare al massimo le potenzialità della metodica, perché sappiamo che in caso di inefficacia il ritardo nel passaggio alla ventilazione invasiva peggiora la mortalità (vedi post del 16/07/2011 e del 07/10/2012).


Rispetto alla ventilazione invasiva, l'interazione ventilatore-paziente in NIV è complicata da:

  1. tipo di interfaccia paziente;


  2. presenza di perdite aeree (intenzionali e non intenzionali) che si verificano a livello dell'interfaccia paziente.

a) A proposito del tipo di interfaccia, limitando il discorso alle soluzioni più utilizzate nei reparti intensivi e sub-intensivi (maschere e caschi), va detto che in generale l'utilizzo del casco in NIV è gravato rispetto alla maschera oro-nasale da un maggior tasso di asincronie, perchè la parete compliante e l'elevato volume interno di gas comprimibile attutiscono le variazioni di pressione e di flusso all'interno del circuito. Ne risultano prevalentemente ritardi nel triggering e fenomeni di auto-triggering dell'atto assistito dalla macchina[2].


b) Se il casco o la maschera non aderiscono bene alla superficie del collo o del viso, le perdite aeree non intenzionali possono determinare marcate asincronie. In particolare, le perdite aeree in fase espiratoria possono essere interpretate dal ventilatore come sforzi inspiratori da parte del paziente e causare auto-triggering dell'atto assistito; d'altra parte l'algoritmo di compensazione delle perdite può far sì che la macchina non riesca a differenziare gli sforzi inspiratori del paziente dalle perdite aeree e si producano quindi sforzi inspiratori inefficaci. In fase inspiratoria invece la perdita aerea può simulare una inspirazione protratta nel tempo e causare un ritardo nel ciclaggio dall'inspirazione all'espirazione[3].


La quantità di asincronia indotta dipende in tutti questi casi sia dall'entità delle perdite, sia dalla capacità del ventilatore di compensarle; di converso un elevato livello di supporto pressorio incrementa l'entità delle perdite[3].


Ricordiamoci poi che l'inadeguatezza delle impostazioni dei parametri ventilatori da parte di noi operatori può sia essere l'unico motivo dell'asincronia riscontrata (analogamente a quanto osservabile in ventilazione invasiva), sia sommarsi alle problematiche specifiche della NIV. In casi limite il paziente può ritrovarsi a respirare in totale controfase rispetto all'assistenza ventilatoria!




Le principali asincronie osservate durante NIV applicata mediante maschera facciale[4] sono:

  • sforzi inspiratori inefficaci (figura 1): come visto in precedenza sono associati all'entità delle perdite e, analogamente a quanto accade in ventilazione invasiva, sono stati riportati più frequentemente in pazienti affetti da patologia polmonare ostruttiva, probabilmente in relazione alla presenza di auto-PEEP (vedi post del 08/05/2012);


  • auto-triggering: associati anch'essi all'entità delle perdite ma certamente correlati anche alla sensibilità e al tipo di trigger oltre che alle caratteristiche specifiche del ventilatore in uso (vedi post del 27/01/2013);


  • doppio triggering (figura 2): fenomeno potenzialmente legato a un insufficiente livello di pressione di supporto associata o meno a una insufficiente durata del tempo inspiratorio, in presenza di uno sforzo inspiratorio vigoroso o sostenuto;


  • ciclaggi espiratori ritardati (figura 1 e 3): sono correlati, come detto, all'entità delle perdite aeree e forse favoriti dalla presenza di patologia polmonare ostruttiva.





Lo spazio disponibile per questo post è quasi esaurito. Per una descrizione più dettagliata e per il trattamento specifico di ciascun tipo di asincronia rimando gli amici di ventilab ai contributi precedentemente pubblicati e ai prossimi che certamente compariranno sul nostro sito.


Vengo dunque alle conclusioni.


1) Anche in corso di NIV poniamo grande attenzione all'interazione ventilatore-paziente:

  • guardiamo e tocchiamo il paziente: rivalutiamo di frequente i movimenti del torace e dell'addome, accertiamoci che si espandano entrambi in concomitanza con l'insufflazione meccanica, controlliamo che i segni di distress respiratorio si riducano rapidamente entro limiti accettabili (se indispensabile, una minima e temporanea sedazione può a mio giudizio essere considerata);

  • guardiamo e tocchiamo il ventilatore: controlliamo che non compaiano sul monitoraggio grafico i segni dell'asincronia descritti in precedenza né segni di elevate perdite aeree, ottimizziamo le impostazioni del ventilatore in modo da ottenere una adeguata riduzione del lavoro respiratorio del paziente e un adeguato ripristino dei volumi polmonari;

  • guardiamo e tocchiamo l'interfaccia: scegliamo il giusto tipo di presidio (può essere una buona regola di partenza riservare l'uso del casco alla CPAP e preferire la maschera per fare NIV) e verifichiamone frequentemente il corretto posizionamento al fine di minimizzare le perdite aeree, pur cercando di limitare i possibili danni da decubito.


2) Consideriamo precocemente il passaggio alla ventilazione invasiva tutte le volte che non riusciamo a ottenere una sincronia soddisfacente e il miglioramento delle condizioni del paziente in termini di riduzione della fatica, di adeguatezza del pattern di ventilazione (frequenza respiratoria e volume corrente), di efficienza degli scambi gassosi.

Grazie per l'attenzione e a presto.


P.S. Il post su MIP e NIF promesso da Beppe è in corso di preparazione, per leggerlo dovremo  pazientare ancora un paio di settimane.


Riferimenti bibliografici




  1. Carlucci A, Richard J, Wysocki M, Lepage E, Brochard L. Noninvasive versus conventional mechanical ventilation. An epidemiologic survey. Am J Respir Crit Care Med 2001; 163:874–880


  2. Pisani L, Carlucci A, Nava S. Interfaces for noninvasive mechanical ventilation: technical aspects and efficiency. Minerva Anestesiol 2012; 78:1154-61


  3. Schettino P, Tucci R, Sousa R, Barbas V, Amato P, Carvalho R. Mask mechanics and leak dynamics during noninvasive pressure support ventilation: a bench study. Intensive Care Med 2001; 27:1887-91


  4. Vignaux L, Vargas F, Roeseler J, Tassaux D, Thille AW, Kossowsky MP, Brochard L, Jolliet P. Patient-ventilator asynchrony during non-invasive ventilation for acute respiratory failure: a multicenter study. Intensive Care Med 2009; 35:840-6


12 commenti:

  1. caro daniele, cosa pensi della NIV in casco guidata dal sondino NAVA? inutile complicazione o possibile soluzione?
    ancora una volta grazie agli amici di ventilab per il loro grande lavoro e per tutto ciò che mi permettono di imparare!

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  2. Caro Daniele complimenti per il post chiaro ed esaustivo
    volevo una tua opinione sugli algoritmi di compensazione delle perdite : meglio nei ventilatori da terapia intensiva con modulo Niv o nei niv-dedicaded ?
    un caro saluto

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  3. Daniele Tuzzo5 giugno 2013 15:28

    Ciao Maria, grazie per il tuo commento e per l'apprezzamento, è un piacere avere l'opportunità di interagire con il pubblico di ventilab.

    L'uso della NAVA in abbinamento con la NIV (anche somministrata tramite il casco) è stata oggetto di studio recente da parte di alcuni gruppi di ricerca[1,2,3]: stando ai dati disponibili la metodica si è dimostrata efficace a migliorare la sincronia ventilatore-paziente rispetto alla più tradizionale NI-PSV, tuttavia non esistono ancora evidenze riguardo alla sua utilità nell'impattare outcome clinici rilevanti.
    Non so se in un prossimo futuro tali evidenze emergeranno, è possibile di sì se consideri che nei test pubblicati fino a oggi la durata dei confronti tra NAVA e PSV in NIV è stata piuttosto breve.
    Un caro saluto.

    1. Cammarota G et al. Intensive Care Med. 2011 Dec;37(12):1943-50
    2. Bertrand PM et al. Chest. 2013 Jan;143(1):30-6
    3. Schmidt M et al. Crit Care Med. 2012 Jun;40(6):1738-44

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  4. Caro Daniele,
    quali consigli pratici puoi dare a noi pneumologici se dovessimo sedare un paziente, non essendo in Terapia Intensiva ...?
    Grazie
    Elio Virone

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  5. Daniele Tuzzo5 giugno 2013 20:59

    Caro Ivan ben trovato, lieto che il post ti sia piaciuto.

    Mi poni una domanda difficile; le performance dei ventilatori sono abbastanza eterogenee tra loro e non solo per motivazioni legate agli algoritmi di compensazione delle perdite: spesso (soprattutto tra ventilatori di diversa generazione) le differenze sono dovute all'evoluzione delle componenti meccaniche. Molti dei confronti che sono stati eseguiti non hanno mostrato la chiara superiorità di una categoria di ventilatori rispetto all'altra, ma solo differenze nelle prestazioni tra un modello e l'altro, a volte limitate a specifiche fasi dell'erogazione dell'atto assistito. Per di più alcune di quelle differenze sono state rilevate durante test in vitro su simulatore e solo in determinate condizioni (ad esempio un range definito di perdite aeree); è difficile perciò estrapolare delle conclusioni generalizzabili in vivo.
    Cito un paio di riferimenti che rendono l'idea della complessità della problematica, uno un po' datato, l'altro recentissimo ma non ci perderei la testa. Quel che è chiaro è che:

    1) se si usano i ventilatori da terapia intensiva i modi NIV migliorano drasticamente l'asincronia;
    2) le differenze osservate tra i ventilatori (dedicati e non) di ultima generazione esistono, ma non è dimostrato che comportino differenze negli esiti clinici di rilievo.

    Grazie per l'ottimo spunto e a presto


    Scala R et al. Respir Care 2008; 53:1054-1080
    Oto j et al. Respir Care 2013; [Epub ahead of print]

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  6. Daniele Tuzzo5 giugno 2013 21:51

    Bravo Elio, sei sempre "sul pezzo"!

    Molto pragmaticamente, sebbene la NIV presupponga di norma che il paziente sia cosciente e mantenga efficienti i riflessi di protezione delle vie aeree, è talora opportuno provare a migliorare il grado di collaborazione somministrando una blanda sedazione.
    Al di fuori della terapia intensiva consiglierei piccoli boli di oppioide (es. morfina 2-3 mg EV, eventualmente ripetibili dopo 10 minuti) o di una benzodiazepina a breve emivita (es. midazolam 1 mg EV); sono proposti anche i neurolettici (es. aloperidolo 2-4 mg IM).
    Naturalmente si tratta di dosaggi indicativi, da individualizzare caso per caso; inoltre il paziente deve essere adeguatamente osservato e meglio sarebbe se fosse disponibile un anestesista-rianimatore in caso di bisogno. Non credo che sia prudente nè utile spingersi oltre con la sedazione in assenza di risposta clinica.

    Un caro saluto

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  7. Caro daniele volevo un tuo parere sul trattamento del ritardo nel triggering nella Niv con casco, è giusto agire sulla rampa e sul trigger espiratorio?

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  8. Ciao daniele e grazie mille per il post.
    Io vorrei chiedere una precisazione sulla figura 2.
    Secondo voi a cosa è dovuto l'aumento della pressione che si vede alla fine dell'inspirazione determinando una punta sulla curva della pressione? Immagino che sia una psv con pressione settata circa a 13 (se le linee sono ogni 5) con circa 7 di peep. E allora come mai la pressione inspiratoria sale alla fine dell'inspirazione? Non sembrerebbe essere un ciclaggio ritardato del trigger espiratorio in quanto il flusso mi sembra ancora alto (a meno che non sia un ciclaggio a tempo).
    Non c'entra con l'argomento del post ma mi ha incuriosito perchè ho già notato anche sui nostri ventilatori questo aspetto della curva e non mi sono ancora riuscito a capire da cosa possa essere causato.
    Ciao a tutti e ancora grazie per il vostro impegno.
    Francesco

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  9. Ciao Daniele per ora solo un grazie per il chiarissimo post!ne trarrò beneficio quanto prima.
    Siete d'esempio per tutti noi. sara

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  10. Complimenti Luigi, ogni orario è buono per consultare o commentare ventilab!

    Per minimizzare il ritardo nel triggering dell’atto assistito in caso di utilizzo del casco in NIV è certamente utile impostare una rampa molto ripida, ovvero una pressurizzazione molto veloce. Inoltre qualcuno ha dimostrato[1] che anche incrementare il livello di PEEP (per esempio aggiungere il 50% in più rispetto al valore ritenuto necessario[2]) riduce il ritardo del triggering, perché la maggior pressurizzazione rende il casco più rigido e questo fa sì che le variazioni di pressione e di flusso prodotte dal paziente siano meno attutite. Lo studio [2], inoltre, dimostra che aumentare anche il supporto pressorio del 50% migliora l’interazione e permette di correggere il difetto di efficienza che il casco patisce rispetto alla maschera in termini di abbattimento del lavoro a carico dei muscoli inspiratori. Tutto ciò è a mio avviso molto interessante ma teniamo presente che mancano conferme definitive.
    Agire sul trigger espiratorio (qualora questo sia modificabile, cosa non possibile sui ventilatori dedicati che io conosco) non comporta invece un effetto diretto sul ritardo del triggering inspiratorio, sebbene possa essere utile per migliorare l’asincronia in circostanze particolari.

    Un affettuoso saluto.


    1) Moerer O et al.. Chest 2006; 129:1424–1431
    2) Vargas F et al. Crit Care Med 2009; 37: 1921-1928

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  11. Caro Francesco, bentornato tra noi.

    Ti confermo che la figura 2, che è tratta dalla reference n° 4 del post, si riferisce a una pressione di supporto con PEEP. Hai ragione quando dici di aver già notato altre volte quello strano picco pressorio a fine inspirazione (pur in ventilazione pressomentrica): infatti si vede spesso anche in ventilazione invasiva.
    Il fenomeno è dovuto alla presenza di una rimarcabile attività respiratoria propria del paziente (a volte legata a un supporto pressorio insufficiente): l’attività inspiratoria continua ben oltre l’attivazione del trigger e fa sì che il flusso non decresca esponenzialmente come ci aspetteremmo in caso di passività muscolare (il diaframma, continuando a contrarsi, di fatto controbilancia il progressivo aumento di pressione elastica conseguente all’ingresso del volume corrente). Quando il bisogno di inspirare è soddisfatto, l’improvviso rilasciamento della muscolatura inspiratoria e spesso anche la contrazione dei muscoli espiratori comportano la brusca interruzione del flusso inspiratorio e quell’incremento nella pressione delle vie aeree a fine inspirazione è dovuto al fatto che il ventilatore non è abbastanza veloce nell’assecondare in maniera istantanea l’inversione della pressione (deve interrompere l’erogazione di flusso inspiratorio e rimodulare l’apertura della valvola espiratoria per mantenere costante la pressione nel circuito, poi subito dopo permettere l’espirazione).

    Spero di essere stato chiaro; cito comunque qualche gustosa lettura sull’argomento.
    Grazie per l’ottima occasione di approfondimento e a presto.


    Georgopoulos D et al. Intensive Care Med 2006; 32:34–47
    Parthasarathy S et al. Am J Respir Crit Care Med 1998; 158:1471–1478
    Jubran A et al. Am J Respir Crit Care Med 1995; 152:129–136

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  12. Grazie Sara, sei troppo gentile. Mi pare che l’argomento abbia destato un certo interesse, per cui mi ripropongo in futuro di tornare con altri post sul tema dell’interazione paziente-ventilatore in NIV. A presto.

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