Redazione: Dr. Gianpaolo Mirri Data: 2008

Definizioni da ricordare:

* VOLUME DELLA RISERVA INSPIRATORIA (IRV):volume che può essere inspirato ancora dopo una normale inspirazione.

* VOLUME DELLA RISERVA ESPIRATORIA (ERV): volume che può essere espirato ancora dopo una normale espirazione

* VOLUME RESIDUO (VR): volume che rimane nel polmone dopo una espirazione forzata

* CAPACITA' FUNZIONALE RESIDUA (CFR): volume d'aria all'interno dei polmoni al termine di una espirazione tranquilla (VR+ERV); neonato sano = 30 ml/kg; neonato con RDS= 10-20 ml/kg

* CAPACITA' VITALE (CV): differenza di volume tra l'inspirazione massimale ed espirazione massimale

* CAPACITA' POLMONARE TOTALE (TLC): massima capacità d'aria dei polmoni: CV+VR

* VOLUME DI CHIUSURA (CLOSING VOLUME, CV): volume polmonare al quale le piccole vie aeree (bronchioli) si chiudono durante l'espirazione

* VOLUME CORRENTE (Volume TIDAL; VT): volume inspirato ed espirato ad ogni atto respiratorio tranquillo, ha un valore nel neonato a termine di circa 7-8 ml/Kg e di 5-6ml/Kg nel pretermine. Nel grande prematuro, in corso di respiro spontaneo, questi valori scendono a valori compresi tra 2,8-3,2 ml/kg. Parte di questo volume, circa il 30%, rimane all'interno delle vie aeree senza partecipare agli scambi gassosi con il sangue (spazio morto anatomico) ed è chiamato VOLUME DELLO SPAZIO MORTO (VD)

* VOLUME MINUTO:quantità di aria fresca ventilata nelle vie aeree in un minuto o VOLUME MINUTO (VE) corrisponde al prodotto del VOLUME CORRENTE (VT) per la FREQUENZA RESPIRATORIA (VE= VT x FR). Viene misurato in ml/min o in ml/kg/min. I valori normali sono compresi tra 200-300 ml/kg/min, nel neonato sano; 250-400ml/kg/min nel neonato con RDS

* SPAZIO MORTO ANATOMICO: porzione del sistema respiratorio in cui non avviene uno scambio gassoso significativo (nasofaringe, trachea, bronchi, bronchioli). Il suo VOLUME d'aria è detto VOLUME DELLO SPAZIO MORTO (VD = volume of dead space); nel neonato sano = 1,5-2,5 ml/kg; nel neonato con RDS= 2,5-4, ml/kg

* Per VENTILAZIONE ALVEOLARE (VA) si intende quindi il volume di aria fresca che entra nella zona respiratoria ogni minuto e realmente disponibile per lo scambio gassoso:

VA = VE-VD

La riduzione dell'espansione del polmone, tipica della sindrome respiratoria, determina una diminuzione del VT e quindi della ventilazione alveolare, dato che lo spazio morto rimane invariato; ciò costringe il neonato ad aumentare la frequenza respiratoria per mantenere costante il volume minuto. Nel neonato sano = 110-160 ml/kg/min; nel neonato con RDS = 55-90 ml/kg/min

* Consumo di O2: 3-5ml/kg/min

* Produzione di CO2: 3ml/kg/min

* Indice di ossigenazione OI= (FiO2 x MAP) x 100/PaO2 post-duttale OI<10= basso rischio di morbilità; >15 severa compromissione respiratoria; 40= ECMO

* GRADIENTE DI OSSIGENO ALVEOLO/ARTERIOSO (A/aDO2) Quantifica il gradiente della tensione di O2 tra alveoli e sangue (PAO2-PaO2) e riflette l'efficacia dello scambio dei gas nei polmoni

A/aDO2= [ FiO2 x (Pb-47) - PaCO2/R ] - PaO2 https://www.scymed.com/en/smnxpr/prdgg001.htm

Pb= pressione barometrica (760mmHg); 47mmHg= pressione parziale del vapore d'acqua; R= quoziente respiratorio (0,8). Nel neonato a termine ha un valore variabile (in aria) tra 10 e 20 mmHg; >250mmHg è indice di grave insufficienza respiratoria e necessita' di ventilazione meccanica; >600mmHg è un'indicazione all' ECMO

* RAPPORTO DI TENSIONE DI OSSIGENO ARTERIO-ALVEOLARE (a/APO2) E' indice della differenza delle pressioni parziali di O2 nel sangue arterioso e nel gas alveolare e rende conto della quantità di O2 trasportata a livello ematico rispetto alla quantità di O2 disponibile negli alveoli.

a/ApO2= PaO2 / [(713xFiO2)-PaCO2]

Si intende per VENTILAZIONE TRIGGERATA una modalità di supporto ventilatorio in cui l'insorgenza di un atto respiratorio del ventilatore è attivato (triggerato) dalla sforzo INSPIRATORIO, spontaneo, del paziente col fine di ottenere una sincronia paziente-ventilatore utilizzando positivamente l'attività respiratoria del paziente stesso. Si realizza cioè una sincronia di FASE (in- ed espiratoria) e di FREQUENZA tra macchina e paziente. Dal punto di vista grafico questa tecnica di ventilazione è definita da un'iniziale deflessione negativa, il respiro del paziente, immediatamente seguita da un'onda positiva, il respiro meccanico; inoltre la frequenza delle onde non è più ritmica, come nella ventilazione controllata, ma variabile in quanto determinata dal paziente stesso. E' stato dimostrato che la sincronizzazione tra gli atti respiratori spontanei del paziente e quelli meccanici del ventilatore offre numerosi vantaggi:

* aumento del volume corrente

* aumento della ventilazione minuto

* rapido miglioramento dei gas ematici

* minor durata della ventilazione meccanica

* minor durata del periodo di svezzamento dal respiratore

* ridotta incidenza di pneumotorace

* minor incidenza di BPD

* riduzione delle fluttuazioni della Pressione Arteriosa e della velocità di flusso cerebrale

* riduzione del rischio di atrofia ex non usu del diaframma nei pazienti a lungo ventilati

L'attivazione del ventilatore meccanico da parte del paziente presuppone che sia dotato di dispositivo (TRIGGER) in grado di captare un segnale correlato allo sforzo INSPIRATORIO del paziente e che, adeguatamente riconosciuto ed elaborato, porti a chiusura della valvola espiratoria con conseguente avvio dell'inspirio meccanico. A scopo di trigger sono stati utilizzati vari tipi di segnale correlato all'inspirazione del neonato, rilevati da specifici sensori che equipaggiano i diversi modelli di ventilatore:

• MOVIMENTO ADDOMINALE (capsula di Graseby)
• VARIAZIONE DEL FLUSSO NELLE VIE AEREE (anemometro a filo caldo, pneumotacometro)
• VARIAZIONE PRESSORIA NELLE VIE AEREE (trasduttore di pressione)
• VARIAZIONE IMPEDENZA TORACICA (elettrodi toracici)

• RAPIDITA' DI RISPOSTA
• SENSIBILTA' in quanto deve riconoscere il maggior numero possibile di segnali derivanti dall'inspirazione del paziente perché il ventilatore venga adeguatamente attivato
• SPECIFICITA', dovendosi evitare l'autoattivazione o l'attivazione a causa di artefatti

Tempo di risposta o ritardo di un sistema trigger (response time o delay time) corrisponde al tempo che intercorre fra l'inizio dell'atto inspiratorio del paziente e l'inizio dell'inspirio del ventilatore.E' composto da: 1) Trigger delay: risulta dalla somma dei tempi di vari eventi: riconoscimento da parte del sensore di una variazione di stato legata all'inspirazione del paziente; raggiungimento da parte del segnale della soglia trigger (soglia di sensibilità del sensore); invio al ventilatore del comando per la chiusura della valvola espiratoria. 2) System delay: è il tempo che trascorre dal momento in cui parte il segnale di trigger al momento in cui effettivamente il ventilatore inizia a erogare il proprio atto ventilatorio; questo tempo dipende esclusivamente dalle caratteristiche del ventilatore e viene riferito dalle Case come non superiore a 25 millisecondi. Il tempo di risposta massimo per garantire una ventilazione sincronizzata efficace, considerando che il Ti nel neonato intubato si aggira in media intorno ai 300 millisecondi e che gli atti ventilatori artificiali che insorgono in una finestra di +- 0,2 sec a cavallo della fine della inspirazione spontanea sono in grado di evocare una espirazione attiva, non dovrebbe essere superiore ai 100 millisecondi.

La sensibilità di un sistema trigger è espressa dalla durata del tempo di risposta e dalla percentuale di atti respiratori del paziente non adeguatamente riconosciuti dal sistema (TRIGGER FAILURE) ed è differente per i diversi tipi di sistema:

Per 'autocycling' si intende l'inappropriata attivazione del respiratore da parte di segnali artificiali rilevati per l'eccesiva sensibilità del sistema. Le cause più frequenti di autoattivazione sono le oscillazioni pressorie conseguenti alla presenza di condensa nel circuito di ventilazione, le fluttuazioni del flusso dovute alle caratteristiche stesse dei respiratori con circuito a flusso variabile, lo scorretto posizionamento dei sensori del sistema-trigger, la presenza di perdite nel sistema, il singhiozzo. Uno dei fenomeni potenzialmente importanti è l'autocycling dei sistemi basati sull'utilizzo di un sensore di flusso in presenza di perdite del TET. E' stato dimostrato che più del 90% dei pazienti presenta perdite a livello del TET inferiori al 30% e che i ventilatori studiati autociclano significativamente solo al di là di questa soglia, per cui clinicamente il problema sarebbe di scarso rilievo.

Esistono due modalità fondamentali di ventilazione sincronizzata/triggerata di cui clinicamente è stata accertata l'efficacia:

Tutti gli atti respiratori del paziente attivano un atto respiratorio meccanico, quindi tutta l'attività respiratoria spontanea del paziente è assistita: la frequenza degli atti ventilatori meccanici è in questo modo determinata dal paziente. Si tratta di una ventilazione sincronizzata sia per quanto riguarda la fase che la frequenza respiratoria. Gli attuali ventilatori consentono di predeterminare una attività respiratoria di fondo (BACK-UP RATE) che si attiva automaticamente in caso di apnea e mancato triggering da parte del paziente. Lo svezzamento viene attuato diminuendo progressivamente la PIP degli atti ventilatori meccanici. In A/C lo sforzo respiratorio non è costante ma dipende dal grado di scarico meccanico fornito dal respiratore, che varia tra una situazione di insufficiente sforzo in cui il respiratore provvede la maggior parte del lavoro ed una di sforzo adeguato in cui il contributo del respiratore è meno importante. Quindi in A/C è atteso una riduzione del lavoro respiratorio, come risultato della sincronia e dell'assistenza a tutti i respiri spontanei: infatti il pattern respiratorio si adatta in risposta all'aumento del VT riducendo la frequenza respiratoria e mantenendo la ventilazione minuto. Inoltre l'A/C minimizza gli effetti del carico resistivo imposto dal TET.

Un numero prestabilito di atti ventilatori viene triggerato dal paziente, quindi solo una parte dell'attività respiratoria spontanea viene assistita, essendo la frequenza degli atti respiratori meccanici stabilita dall'operatore e corrisponde alla back-up rate in caso di apnea. Questa modalità di ventilazione è sincronizzata solo per quanto riguarda la fase. Lo svezzamento viene attuato diminuendo progressivamente sia la FR che la PIP degli atti ventilatori meccanici. Rispetto alla IMV convenzionale, la SIMV migliora la PaO2 e in misura meno significativa la PaCO2. Il miglioramento della ossigenazione può consentire una riduzione della PIP e/o della FiO2. I VT meccanici sono più piccoli in IMV che in SIMV ed il coefficiente di variazione del VT è più elevato in IMV, sia per gli atti impostati che per il respiro spontaneo, La ventilazione minuto (MV) è sovrapponibile nelle 2 modalità. La maggior ampiezza del VT in SIMV è un effetto della sincronia e risulta da una maggior pressione transpolmonare (Ptp) dovuta alla messa in fase della pressione negativa intratoracica e della pressione positiva nelle vie aeree. La MAP è più bassa in SIMV che in IMV, con simili FiO2 e OI, a causa di una riduzione di PIP, FR e Ti.

Dal punto di vista clinico sembra ragionevole l'adozione di una strategia basata sull'utilizzo della Assist/Control nelle fasi precoci della malattia (RDS in particolare), in cui può essere utile sostenere tutti gli atti del neonato in maniera omogenea, utilizzando la SIMV a frequenza decrescente nella fase di svezzamento.

Tempo inspiratorio (Ti): per garantire una buona sincronia di fase, ovvero garantire che un atto ventilatorio meccanico si esaurisca a fine inspirazione senza sconfinare nell'espirio del paziente, il Ti del ventilatore dovrebbe corrispondere al Ti del paziente detratto del tempo di ritardo medio caratteristico del ventilatore utilizzato. Il Ti del paziente può essere calcolato osservando per 1 minuto l'attività respiratoria spontanea in CPAP, calcolando quindi la durata di un intero ciclo respiratorio (dividendo 60 per la Frequenza Respiratoria) e dividendo il numero ottenuto per 2.2 (sapendo che fisiologicamente il rapporto inspirazione:espirazione è di 1:1.2): il valore cosi ottenuto corrisponde alla durata in secondi del Ti del paziente; oppure piu semplicemente si può fare riferimento sul Ti medio di 0.31 ottenuto grazie a studi eseguiti su neonati intubati. In ogni caso il Ti meccanico non dovrebbe essere comunque inferiore a 0.2 sec in quanto non garantirebbe un sufficiente supporto ventilatorio, e non dovrebbe essere maggiore di 0.4 sec, il che porterebbe comunque ad uno sconfinamento dell'atto inspiratorio meccanico all'interno della fase espiratoria del paziente. Tempo Espiratorio (Te): in A/C in genere si calcola un Te tale da garantire una back-up rate corrispondente al 50% della frequenza respiratoria spontanea del paziente; in SIMV un Te tale da fornire la stessa frequenza che si utilizzerebbe in IMV convenzionale, e che corrisponde anche alla back-up rate. Gli altri PV, la PIP, PEEP, FiO2 in genere non vengono modificati rispetto alla ventilazione convenzionale.

Il limite più evidente della ventilazione triggerata permane l'età gestazionale molto bassa, inferiore alla 28^ settimana, legata alla presenza in questi pazienti di bassi flussi respiratori che portano a ad una mancanza attivazione del trigger o a un allungamento del tempo di risposta con sconfinamento degli atti respiratori triggerati nella fase espiratoria del paziente.

Nella PSV che può essere definita come ventilazione sincronizzata a controllo di pressione ed a controllo di flusso (trigger espiratorio), l'inspirazione spontanea del paziente attiva il respiratore mediante il trigger. La pressione impostata dall'operatore viene rapidamente raggiunta nel circuito di ventilazione per facilitare l'espansione del polmone e mantenuta costante durante l'inspirazione (CONTROLLO DI PRESSIONE). La durata del supporto pressorio è regolata dal paziente in quanto il tempo di inspirazione termina quando il flusso inspiratorio scende al di sotto di un livello prestabilito, usualmente il 75% del peak flow (CONTROLLO DI FLUSSO). Le fasi che caratterizzano la PSV sono:

• riconoscimento della inspirazione spontanea da parte del trigger
• supporto pressorio
• riconoscimento della fine dell'inspirazione in base alla decelerazione del flusso

La differenza sostanziale tra la PSV e una ventilazione trigger con onda quadra è determinata dal fatto che nella prima, la fase inspiratoria viene automaticamente interrotta (trigger inspiratorio), i soli parametri da impostare sono quindi la sensibilità del trigger ed il livello di pressione desiderato. L'evenienza di un Ti spontaneo troppo breve potrebbe risultare in un basso VT e quindi in una ventilazione inefficace: per tale motivo i ventilatori più recenti realizzano una PSV con VT minimo garantito (VG): l'operatore imposta un determinato VT e, sulla base del volume corrente erogato nell'atto precedente, il ventilatore modifica la pressione inspiratoria dell'atto successivo sino al raggiungimento del volume corrente prefissato.

E' noto che la maggior parte dei neonati intubati, respira spontaneamente durante la ventilazione meccanica. Questo fa si che, qualora il paziente espiri durante l'erogazione della pressione positiva da parte del ventilatore si crei quel “trauma pressorio” frequentemente responsabile di air leaks. Viceversa, sincronizzando la fase inspiratoria spontanea del paziente con il ciclo inspiratorio del respiratore si ottiene una migliore ossigenazione ed una migliore eliminazione della CO2. Inoltre, “sincronizzando” il ciclo respiratorio della macchina al paziente, è possibile ottenere un adeguato scambio gassoso a livello alveolare impiegando valori di pressione di inspirazione più bassi, riducendo il barotrauma, responsabile primo della CLD. L'espirazione attiva è più frequente nei neonati che presentano una riduzione della compliance polmonare e che sono ventilati con tempi di inspirazione prolungati e/o con una frequenza respiratoria relativamente bassa (30-40 atti/min).

Incrementando la frequenza respiratoria e riducendo il tempo inspiratorio, avvicinandosi in sostanza a quel pattern respiratorio tipico dei prematuri, si ottiene , nella maggior parte dei neonati, la soppressione dell'espirazione attiva. Tale strategia ventilatoria, associata a sincronizzazione ventilatore-paziente, è definita HFPPV (High Frequency Positive Pressure Ventilation – ventilazione convenzionale ad alta frequenza – FR> 60 atti/min). Alternatitavente, è possibile ottenere la sincronizzazione, consentendo al paziente di triggerare il respiratore, ovvero utilizzare lo sforzo inspiratorio del paziente per richiamare la pressione di insufflazione da parte del ventilatore (PTV, Patient Triggered Ventilation). Teoricamente, sia la HFPPV che la PTV dovrebbero incrementare il Tidal volume, ottimizzando lo scambio gassoso a livello ematico, ridurre le fluttuazioni di flusso e presso rie a livello del SNC , i fenomeni di air leak e la CLD. I lavori di Jarreau del 1996 ha documentato il miglioramento del Tv, Cleary nel 1995 l'ossigenazione, Hummler nel 1996 la riduzione delle fluttuazioni pressorie. Partendo dai dati della letteratura, ci siamo proposti di valutare la tecnologia offerta dai nostri ventilatori (Bear CUB 750 PSV) e la sua effettiva applicabilità al target paziente/problematica respiratoria, comunemente presenti nella nostra Unità Operativa.

I dati forniti dalla letteratura più recente, di confronto tra la CMV (Controlled Mechanical Ventilation – IPPV, IRV, IMV) e PTV, sono esaurientemente contenuti nella revisione sistematica del novembre 2000, pubblicata da A. Greenough (Cochrane Library)

Gli studi comparativi analizzati hanno dimostrato che:

• l'HFPPV, comparata con la CMV, riduce il rischio di PNX.
• La PTV, comparata con la CMV, riduce la durata complessiva della ventilazione meccanica.
• La PTV (A/C), comparata con la SIMV, riduce la durata complessiva della ventilazione meccanica (è tuttavia presente un trend positivo, non una differenza statisticamente significativa); la A/C sembrerebbe quindi la miglior metodica di svezzamento dalla ventilazione meccanica per i neonati pretermine.

In termini clinici, analizzando i dati della letteratura, appare evidente una preferenza (seppur non marcata) per le metodiche di ventilazione basate sulla sincronizzazione per quanto concerne la riduzione dei fenomeni di air leaks e di durata della ventilazione meccanica e svezzamento. Per altro, non sono emersi dati a sfavore all'utilizzo delle tecniche sincronizzate. Di conseguenza ci pare utile prendere in considerazione la sincronizzazione “attività respiratoria spontanea del paziente-ventilatore” durante l'utilizzo del supporto ventilatorio meccanico, fatto salvo, ad eccezione che per la HFPPV, la verifica di un drive respiratorio del paziente regolare, almeno in termini di mantenimento della frequenza respiratoria fisiologica per età gestazionale, e la possibilità di evitare la somministrazione di farmaci che per tipo o dosaggio inibiscano o limitino l'attività respiratoria spontanea del paziente.

Malattia polmonare acuta:

• RDS grave
• Ipertensione polmonare
• SAM
• PNX
• Ernia diaframmatica

Malattia polmonare acuta, e:

• Drive respiratorio normale, FR spontanea 40-60, ma presenza di deficit di forza della muscolatura respiratoria
• Drive respiratorio normale, FR spontanea 40-60, ma incapacità della muscolatura respiratoria a far fronte ad aumento del lavoro respiratorio
• Possibilità di consentire al paziente di regolarizzare la propria FR e/o equilibrare i valori di PaCO2
• Svezzamento dalla ventilazione meccanica per il pretermine (non tachipnoico)

Essenzialmente da considerarsi nelle fasi di SVEZZAMENTO

• RDS medio-basso grado e/o in risoluzione
• SAM in risoluzione
• PNX in risoluzione
• Insufficienza respiratoria del prematuro
• neonato affetto da neuro-miopatia
• Svezzamento

• Ventilazioni di lungo termine
• CLD
• Svezzamento
• Neonato a termine: assistenza post-chirurgica
• Come passaggio interlocutorio prima dell'estubazione

Il paziente contrasta? Verificare adeguatezza PV e/o escludere complicanze, quindi:

2) IPPV + analgesia+sedazione (Midazolam)

3) HFPPV + analgesia (+ ev. sedazione)

4) IPPV + analgesia + curarizzazione

Il paziente contrasta? Verificare adeguatezza PV e/o escludere complicanze, quindi:

2) A/C + analgesia (se FR spontanea<60)

3) IPPV- A/C + analgesia + sedazione

4) Se normocapnico (PaCO2 > 40mmHg): HFPPV+ analgesia (+ ev. sedazione)

5) IPPV + analgesia + curarizzazione

1) SIMV + analgesia

2) SIMV/ PSV + analgesia (a dose ridotta)

3) PSV (sospensione dell'analgesia)

4) Estubazione + ev. nasalCPAP

N.B.: quanto sopra rappresenta una schematica proposta nell'assistenza respiratoria al neonato che in quanto tale necessita di individualizzazione caso per caso.

Greenough A. Milner AD. Syncronized mechanical ventilation for respiratory support in newborn infants. The Cocrane Library, Issue 4, 2002

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Hummler H. Influence of different methods of syncronized mechanical ventilation on ventilation, gas exchange, patient effort and blood pressure fluctuations in premature neonates. Pediatr Pulmonol 1996; 22:305-313

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