Oscillazioni cardiogeniche ed attività respiratoria.

21 gen 2022

Proseguiamo l'analisi del caso presentato e discusso nei post precedenti (29/12/2021 e 08/01/2022). 

Molti lettori di ventilab si sono soffermati sulle oscillazioni visibili sulla curva pressione (ed in misura minore su quella di flusso). Le interpretazioni sono state sostanzialmente due: 1) sono il segno di attività respiratoria del paziente non sincrona con il ventilatore; 2) sono artefatti cardiaci.

Per cercare di capire quale delle due interpretazioni sia corretta (o se lo sono entrambe) analizziamo sistematicamente il tracciato (che ripropongo in figura 1) con il metodo RESPIRE (vedi post del 24/09/2017 e 30/04/2019).

I passaggi R (Riconosci le curve importanti ) ed E (Espirazione del ventilatore) sono di fatto già proposti nelle figure 1 e 2 del post del 08/01/2022.
 

Figura 1

Ora procediamo con la S (Supponi che il paziente sia passivo). Con la ventilazione pressometrica ci si aspetta pressione inspiratoria costante e flusso decrescente. L'espirazione, in qualsiasi modalità di ventilazione, dovrebbe avere pressione costante sul livello di PEEP e flusso decrescente. Nella figura 2 la linea tratteggiata bianca identifica come potrebbero essere le curve se il paziente non avesse attività respiratoria.
 
Figura 2
 
Ora vediamo il dove mettere il paziente (P), cioè tra la curva di pressione in alto e quella di flusso in basso (figura 3),

Figura 3
 
e iniziamo a pensare come una sua eventuale attività Inspiratoria (I) modificherebbe le curve (figura 4).

Figura 4
 
Con il metodo RESPIRE (che ha una base fisiologica che per semplicità non affrontiamo) l'attività inspiratoria del paziente "attira" le curve verso la sua posizione: "alza" la curva di flusso ed "abbassa" quella di pressione rispetto all'atteso.  
In caso di attività del paziente le variazioni di flusso e pressione devono essere concordi, cioè entrambe si devono "allontanare" o "avvicinare" al paziente. L'attività del paziente potrebbe manifestarsi anche solamente su una sola delle due tracce: solo sul flusso durante il tempo espiratorio del ventilatore, sul flusso o sulla pressione (a seconda del ventilatore meccanico in uso) durante il tempo inspiratorio del ventilatore. Non si possono però mai attribuire al paziente variazioni di flusso e pressione non concordi, cioè se una curva si "avvicina" e l'altra si "allontana" dal paziente.

Esaminando il flusso inspiratorio nell'area evidenziata in figura 4, si vede un piccolo incremento rispetto all'atteso (si avvicina al paziente). Per poter ipotizzare che questo sia una conseguenza dell'attività inspiratoria del paziente, la pressione delle vie aeree dovrebbe o diminuire (avvicinarsi al paziente) o rimanere immodificata. In questo caso vediamo che, nell'area evidenziata, la pressione è leggermente più alta rispetto alle altre parti dell'inspirazione (si allontana dal paziente), condizione che nel RESPIRE attribuiamo all'attività espiratoria. Quando i segnali di flusso e pressione suggeriscono attività respiratorie antitetiche (inspirazione sul flusso, espirazione sulla pressione) escludiamo che questi segni siano attribuibili all'attività del paziente: possiamo quindi concludere che in questo monitoraggio non vi è attività inspiratoria del paziente.
 
Il passo successivo è ricercare momenti in cui la pressione è costante e il flusso è assente (R: fase di Rilasciamento ed equilibrio): questa è l'unica condizione in cui la pressione misurata dal ventilatore diventa uguale alla pressione all'interno dei polmoni.

Figura 5
La fase senza flusso a pressione costante (seppur con piccole oscillazioni) è presente alla fine del flusso inspiratorio. Il valore è di 23 cmH2O nel ventilatore meccanico, che se ottenuto in assenza di attività espiratoria del paziente (quella inspiratoria l'abbiamo già esclusa nel punto precedente) è anche la pressione nei polmoni a fine inspirazione (figura 5).
 
Terminiamo con la ricerca dell'attività espiratoria (E) del paziente. 
Nelle figure 6 e 7 vediamo sul flusso due brevi, minimi ma evidenti abbassamenti del flusso, uno in inspirazione ed uno in espirazione.

Figura 6
In entrambi i casi si osserva contemporaneamente un aumento della pressione. Si propongono quindi coerentemente come segni di espirazione del paziente
Le oscillazioni nella pressione delle vie aeree sono molto frequenti e regolari, ne vediamo 13 nei poco più di 7 secondi di registrazione (figura 8), che corrisponde a circa 110 al minuto.
 
Figura 8
 
Questa frequenza era molto simile alla frequenza cardiaca del paziente. Dobbiamo quindi concludere che le alterazioni di pressione delle vie aeree (e le minime alterazioni di flusso) sono oscillazioni cardiogeniche, cioè indotte dal battito cardiaco.
 
Questo ci porta a due interessanti riflessioni:
1) le oscillazioni cardiogeniche sono a tutti gli effetti un'attività respiratoria del paziente, originata dal battito cardiaco invece che dall'attività dei muscoli respiratori.
Le oscillazioni cardiogeniche inducono le variazioni di pressione intrapolmonare che sono alla base delle variazioni di pressione e flusso. Esattamente come i muscoli respiratori, che generano variazioni di pressione alveolare, anche se di entità ben maggiore, per dare origine al flusso nelle vie aeree. Per questo motivo il metodo RESPIRE identifica le oscillazioni cardiogeniche come un'attività respiratoria del paziente, non distinguendone l'origine cardiaca o respiratoria perché dal punto di vista meccanico hanno lo stesso impatto.
2) Il meccanismo delle oscillazioni cardiogeniche è tutt'altro che banale. Se le osserviamo nella figura 8, i picchi positivi delle oscillazioni cardiogeniche sulla pressione delle vie aeree (in corrispondenza delle linee tratteggiate bianche) ci ricordano i picchi delle pressioni vascolari durante la sistole. Oltre alla morfologia, la loro durata è più in accordo con la minor durata della sistole rispetto alla diastole.
Se riflettiamo bene, far corrispondere i picchi delle oscillazioni cardiogeniche con la sistole è in contraddizione con la variazione di volume del cuore: durante la sistole infatti il cuore si riduce di volume, pertanto la sua impronta sui polmoni dovrebbe diminuire, generando una piccola espansione polmonare ed una conseguente riduzione di pressione intrapolmonare: proprio il contrario di quanto osserviamo nel nostro caso.
Durante la sistole però aumenta il volume vascolare intratoracico e si ha la trasmissione dell'onda pulsatile dell'arteria polmonare al gas contenuto nelle vie aeree, meccanismi che entrambi incrementano l'impronta vascolare sugli spazi aerei e di conseguenza aumentano la pressione intrapolmonare in sistole.
Contrazione cardiaca e pulsazione arteriosa polmonare inducono quindi variazioni di volume e pressione di segno opposto sugli alveoli.
L'effetto diretto del battito cardiaco è si manifesta chiaramente nelle zone polmonari iuxtacardiache (in particolare il lobo inferiore sinistro), mentre nelle altre porzioni del polmone si rilevano variazioni in opposizione di fase rispetto a quelle del lobo inferiore sinistro (1, 2).  
Questi dati possono essere coerentemente interpretati in questo modo: nel lobo inferiore sinistro prevale il meccanismo diretto di compressione-decompressione del cuore verso il polmone, cioè in sistole il volume del cuore si riduce e si espande il parenchima polmonare circostante e viceversa in diastole. Negli altri lobi polmonari la trasmissione diretta del battito cardiaco non è rilevante ma lo diventa l'incremento sistolico della volume ematico intrapolmonare e la trasmissione diretta dell'onda pulsatoria dei vasi arteriosi polmonari, con incremento della compressione degli spazi aerei polmonari in sistole e decompressione in diastole. L'effetto netto totale vede prevalere l'impatto della pulsazione arteriosa polmonare rispetto alla contrazione cardiaca, come abbiamo anche intuito nel nostro caso-studio osservando un "picco sistolico" nella pressione delle vie aeree.
Questa interpretazione è confermata anche dall'osservazione che le oscillazioni cardiogeniche persistono anche a torace aperto quando il cuore non è a contatto con i polmoni e sono invece eliminate dal clampaggio dell'arteria polmonare a cuore battente (3).

Finiamo l'analisi dell'attività espiratoria del paziente ponendo attenzione all'ultima evidentissima differenza tra le curve ipotizzate se il paziente fosse passivo e quelle realmente rilevate. Nella fase espiratoria si vede la pressione che rimane a lungo decisamente più alta del livello di PEEP applicato, che viene raggiunto solo al termine dell'espirazione (figura 9).
 
Figura 9
 
Questo comportamento, decisamente anomalo, potrebbe essere ascrivibile all'espirazione attiva del paziente solo se fosse concordemente associato ad un aumento del flusso espiratorio, che però in realtà non vediamo. Il flusso decresce esponenzialmente per tutta l'espirazione come avviene nei pazienti passivi. Inoltre notiamo che il valore assoluto del picco di flusso espiratorio è decisamente più basso di quello inspiratorio, un dato che conferma che non è logico pensare ad una attività espiratoria del paziente, che eventualmente aumenterebbe il picco del flusso espiratorio.
In assenza di attività espiratoria dobbiamo concludere che la pressione espiratoria delle vie aeree più alta dell'atteso sia un problema del ventilatore. Tratteremo ampiamente questo aspetto in un altro post.
 
La conclusione dell'analisi dell'interazione paziente-ventilatore ci consente di dire che è assente qualsiasi attività dei muscoli respiratori per tutto il ciclo respiratorio: il paziente è completamene passivo alla ventilazione. 
Esiste un'attività del paziente rilevabile sul monitoraggio che però è dovuta al battito cardiaco (le oscillazioni cardiogeniche). Le oscillazioni cardiogeniche non sono distinguibili con il RESPIRE dall'attività del paziente perché sono di movimenti respiratori generati dalle variazioni di pressione intratoracica: solo il piccolo impatto, frequente e regolare, su flusso e pressione delle vie aeree in tutte le fasi del ciclo respiratorio ci consente di distinguere oscillazioni cardiogeniche dall'attività dei muscoli respiratori.
 
Nell'attesa di arrivare a discutere quello che ha veramente attirato la mia attenzione in questo caso, come sempre un sorriso a tutti gli amici di ventilab.

Bibliografia

  1. Collier GJ, Marshall H, Rao M, Stewart NJ, Capener D, Wild JM. Observation of cardiogenic flow oscillations in healthy subjects with hyperpolarized 3He MRI. J Appl Physiol 2015; 119:1007-1014
  2. Dubsky S, Thurgood J, Fouras A, R Thompson B, Sheard GJ. Cardiogenic airflow in the lung revealed using synchrotron-based dynamic lung imaging. Sci Rep 2018; 8:4930
  3. Suarez-Sipmann F, Santos A, Peces-Barba G, Bohm SH, Gracia JL, Calderón P, Tusman G. Pulmonary artery pulsatility is the main cause of cardiogenic oscillations. J Clin Monit Comput 2013; 27:47-53


Read more ...

Modalità di ventilazione e monitoraggio grafico.

8 gen 2022

La scorsa settimana ho pubblicato una striscia di 7 secondi delle curve di pressione e flusso di un paziente sottoposto a ventilazione meccanica ed ho chiesto di proporre anonimamente la propia interpretazione. In questa settimana un migliaio di persone hanno letto il post ed una cinquantina hanno fornito la propria interpetazione delle curve.

Ho letto con attenzione tutte le risposte ed ho notato una cosa: quasi tutti i lettori di ventilab hanno concentrato la propria attenzione su aspetti diversi da quello che io avevo in mente di discutere: quante cose ci possono dire solo 7 secondi di monitoraggio delle curve di pressione e flusso! Sono davvero contento di aver fatto esprimere voi prima di me, aver ascoltato prima di parlare mi consente di proporre più livelli di lettura di questa breve striscia, arrivando a renderla più esaustiva.

Ho quindi deciso di proporre una serie di post ravvicinati nei quale rifletteremo su tutte le considerazioni che i lettori di ventilab hanno scritto nel modulo del post del 29/12/2021

Lascerò per ultimo il post in cui spiegherò perchè questo monitoraggio ha attirato la mia attenzione e come ha consentito di individuare e risolvere un problema.

Oggi vediamo cosa si può capire da questi 7 secondi sulla modalità di ventilazione e sull'impostazione del ventilatore.

Quale è la modalità ed impostazione della ventilazione?

Riconoscere la modalità e l'impostazione della ventilazione dal monitoraggio grafico, cioè dalle semplici curve di pressione e flusso, significa aver capito veramente la ventilazione meccanica. E' un esercizio che invito a fare SEMPRE: è il solo modo per arrivare a comprendere come funziona realmente la ventilazione meccanica, superando la coltre di idee fumose che spesso ne ostacola la corretta interpretazione.

Ripropongo nella figura 1 l'immagine del monitoraggio:

Figura 1

L'impostazione della ventilazione è stata stimata con una pressione inspiratoria approssimativamente tra i 25 ed i28 cmH2O ed una PEEP tra 5 e 7 cmH2O: risposte ragionevoli, dalle immagini non si poteva certamente essere più precisi. Nella realtà la pressione applicata era 24 cmH2O e la PEEP 6 cmH2O.

E' stata notato che la durata di inspirazione ed espirazione è simile e quindi il rapporto I:E è 1:1 e che la frequenza respiratoria è circa 25/min. Il calcolo della frequenza respiratoria è semplice: in circa 7 secondi vediamo quasi completamente tre respiri (manca solo l'ultimo pezzettino dell'espirazione dell'ultimo respiro). Se divido i 7 secondi per 3 ottengo la durata di un respiro (2.33") approssimata per difetto, la arrotondo quindi per eccesso a 2.4". Se un respiro dura circa 2.4", la frequenza respiratoria è circa 25/min, con un tempo inspiratorio di 1.2" ed uno espiratorio lungo altrettanto. Essendo stato detto che il volume corrente era 230 ml, la ventilazione/minuto era 5.75 l/min.

Le modalità di ventilazione proposte sono state: ventilazione pressometrica, pressione controllata, pressione controllata a target di volume, pressione assistita controllata, APRV.

Tutte queste risposte potrebbero essere giuste, ma solo una è certamente corretta: è genericamente una ventilazione pressometrica, non ci sono elementi per essere più precisi. Caratteristica della ventilazione pressometrica è la pressione inspiratoria costante ed il flusso inspiratorio decrescente, caratteristiche entrambe presenti, come puoi vedere nella parte "insp" nella figura 2:

Figura 2

Queste sono le caratteristiche comuni a tutte le ventilazioni pressometriche. Poichè, ad eccezione di volume controllato, NAVA e PAV, tutte le altre modalità di ventilazione sono pressometriche, non abbiamo fatto un gran passo avanti. 

Da questa considerazione ne emerge un'altra: se quasi tutte le modalità di ventilazione sono pressometriche, la modalità di ventilazione è davvero importante? Come sa bene chi ha seguito qualche nostro corso, a mio parere la modalità di ventilazione è poco importante, ma fondamentale è la sua corretta impostazione. In altre parole si può gestire indifferentemente bene un paziente con diverse modalità di ventilazione se sono ben impostati in ciascuna di esse i parametri ventilatori. Allo stesso modo un paziente può essere ventilato inadeguatamente con qualsiasi modalità di ventilazione se la sua impostazione non è appropriata.

Comunicare che un paziente sta ventilando con pressione di supporto (o qualsiasi altra modalità) è un'informazione di pochissimo valore, se non si specifica perlomeno quanto è il supporto applicato, quanto il volume corrente e la frequenza respiratoria che ne originano, come è il profilo di flusso, se sono presenti asincronie ed eventualmente quali, come è la coordinazione toraco-addominale, se sono utilizzati i muscoli accessori dell'inspirazione.

Tornando al nostro caso, possiamo dire quindi che è una ventilazione pressometrica. Tra la famiglia delle ventilazioni pressometriche, ne possiamo escludere con certezza una: la pressione di supporto. Durante il tempo inspiratorio vediamo un periodo di pausa, che non può MAI esistere in pressione di supporto perchè il ciclaggio a flusso fa sì che l'inspirazione termini SEMPRE quando c'è ancora flusso inspiratorio (vedi post del 27/12/2017).

Dalle immagini non è possibile distinguere se sia una ventilazione a pressione controllata o una pressione controllata a target di volume (nei diversi ventilatori chiamata PCV-VG, PRVC, IPPV con autoflow, APV, PC-target vent, BiLevel volume adattivo, ecc..): in caso di paziente passivo le due ventilazioni sono indistinguibili dal monitoraggio grafico perchè sono entrambe pressioni controllate. La differenza sarà rilevabile solo dal pannello di impostazione: nella pressione controllata si imposta la pressione da applicare (e il volume corrente è variabile), in quella a target di volume si imposta il volume corrente desiderato e il ventilatore fa una pressione controllata variabile, modificando costantemente la pressione erogata per ottenere il volume desiderato. Nel nostro esempio era una ventilazione a target di volume, cioè si voleva proprio ottenere il volume corrente di 230 ml

La ventilazione a pressione assistita-controllata è una pressometrica controllata con il trigger attivato dal paziente. Nella figura 1 vedi l'attivazione del trigger? Se sì, è una assitita-controllata, altrimenti è una ventilazione controllata. L'interazione paziente ventilatore sarà discussa nel prossimo post.

Infine è stata proposta la APRV (Airway Pressure Release Ventilation) come possibile modalità di ventilazione impostata (per un approfondimento vedi il post del 11/02/2015). La APRV è una BIPAP, cioè alterna due livelli di pressione che consentono al paziente di respirare spontaneamente in qualsiasi fase. In altre parole, è l'alternarsi di due CPAP. A differenza però della BIPAP (una ventilazione definita parzialmente asincrona), la APRV dovrebbe essere completamente asincrona, cioè non tenere conto dell'attività respoiratoria spontanea del paziente nel ritmico passaggio tra una pressione più alta (Palta) ed una pressione più bassa (Pbassa). Il razionale di questo approccio è molto interessante (non sempre la sincronia è un bene), se interessa ne discuteremo nei commenti. 

Tipicamente la APRV dovrebbe essere impostata con un tempo di Palta decisamente più lungo del tempo di Pbassa. Se la ventilazione proposta in figura 1 fosse una APRV, Palta (che corrisponderebbe al periodo "insp" della figura 2) sarebbe  25-28 cmH2O e Pbassa (che corrisponderebbe a "esp" in figura 2) 5-7 cmH2O, entrambe con la stessa durata di 1.2": una scelta possibile, seppur non tipica della APRV. Le increspature che si vedono sulla curva di pressione a livello di Palta sarebbero da interpretare come segni dell'attività respiratoria spontanea del paziente. Come abbiamo detto in precedenza la ventilazione veramente impostata era una pressometrica a target di volume, ma dalla schermata proposta ci poteva stare anche la APRV.

Finiamo qui il nostro esercizio di lettura della ventilazione meccanica dalle curve di pressione e flusso. Proseguiremo la prossima settimana discutendo le tante riflessioni che avete fatto sull'interazione paziente-ventilatore.

Come sempre, un sorriso a tutti gli amici di ventilab.

Read more ...

Ventilab in Calabria e nuovi corsi 2022.

6 gen 2022

 

Ti segnalo che dal 24 al 26 febbraio 2022 IMED ha organizzato a Catanzaro due corsi Ventilab: "Le basi della ventilazione non-invasiva" e "La ventilazione meccanica dalla teoria alla pratica" (se vuoi vedere programma e modalità di iscrizione clicca sul titolo dei corsi o clicca qui).

In queste giornate di formazione avremo il piacere di approfondire molti aspetti del trattamento ventilatorio, dalla ventilazione non-invasiva fino ai quadri clinici più complessi dei pazienti in Terapia Intensiva.

Condurranno i corsi insieme a me il prof. Federico Longhini, direttore della Scuola di Specializzazione di Anestesia e Rianimazione dell'Universita di Catanzaro, ed il dott. Baldo Renda, direttore di Anestesia e Rianimazione all'ospedale Cervello di Palermo. 

Finalmente iniziamo a riproporre la formazione a Brescia. Ti ricordo che tutti gli eventi si terranno presso la Fondazione Poliambulanza a Brescia e che l'iscrizione si può fare dal sito di Fondazione Poliambulanza (https://www.poliambulanza.it/catalogo-corsi-di-formazione) oppure con la App “SFERA POLIAMBULANZA”. Gli eventi ed il programma del corso compariranno nel catalogo in prossimità della data di apertura delle iscrizioni. Tutte le procedure di iscrizione sono gestite dalla segreteria organizzativa (non da ventilab.it).

Gli eventi in calendario nel primo semestre saranno: 

• “Corso di Emodinamica”: 10-11 febbraio 2022 (max 16 iscritti, già al completo). Nel corso si approfondiranno le basi fisiopatologiche dei diversi tipi di insufficienza cardiocircolatoria, si delineeranno gli obiettivi clinici e le strategie per raggiungerli. Saranno analizzati modalità di utilizzo, vantaggi e limiti del monitoraggio emodinamico e dei dati derivati dalla valutazione ecocardiografica.
    • Corso “Le modalità di ventilazione meccanica”: 3-4 marzo 2022 (max 78 iscritti). Apertura iscrizioni: lunedì 10 gennaio 2022 ore 10. Si raccomanda vivamente di partecipare a questo corso prima di iscriversi ai corsi successivi;
    • Corso “Le curve della ventilazione meccanica: analisi ed interpretazione del monitoraggio grafico”: 17-18 marzo 2022 (max 16 iscritti).  Apertura iscrizioni: lunedì 17 gennaio 2022 ore 10. Questa nuovo corso monotematico nasce dalla consapevolezza che solo attraverso l’analisi del monitoraggio grafico della ventilazione si può giungere alla comprensione dell’interazione paziente-ventilatore ed alla conseguente ottimizzazione della ventilazione meccanica.
L’obiettivo principale del corso portare i partecipanti alla capacità di interpretare qualsiasi curva di ventilazione si presenti loro nella pratica clinica. Il corso prevede con una prima parte teorica in cui si approfondiranno i presupposti teorici alla base del metodo di analisi. Successivamente gli iscritti si cimenteranno in prima persona nell’analisi di numerosi casi reali, ciascuno dei quali sarà successivamento rivisto, approfondito e discusso con i docenti.
    • “Corso di Ventilazione Meccanica. Dalla teoria alla pratica clinica”: 7-8 aprile 2022 (max 78 iscritti). Apertura iscrizioni: lunedì 24 gennaio 2022 ore 10. Per i primi 10 giorni l’iscrizione sarà riservata a coloro che si saranno già iscritti al corso “Le modalità di ventilazione meccanica” del 3-4 marzo 2022;
    • Corso “La meccanica respiratoria applicata alla pratica clinica”: 5-6 maggio 2022 (max 16 iscritti). Apertura iscrizioni: lunedì 31 gennaio 2022 ore 10.
Altra novità di quest’anno ed una sfida molto stimolante: trasformare la meccanica respiratoria da una discussione tra esperti ad un’applicazione clinica concreta e consapevole da parte dei medici che curano i pazienti sottoposti a ventilazione meccanica. In questo corso monotematico cercheremo quindi di spiegare e far comprendere il significato, i limiti e l’utilità al letto del paziente, sia nei pazienti passivi che in quelli attivi di compliance e resistenza di apparato respiratorio e polmone, volume reclutato, recruitment-to-inflation ratio, mechanical power, costante di tempo, stress, strain, MIP, P0.1, flow index, Pmus, PMI, dPocc, EAdi, work of breathing e pressure-time product, analisi dei flussi espiratori, autoPEEP statica e dinamica.

Spero di incontrati ad una di queste occasioni.

Come sempre un sorriso agli amici di ventilab.

Read more ...