Ventilación percusiva de alta frecuencia espiratoria: un concepto novedoso para mejorar el intercambio gaseoso

Resumen

Fondo

Aunque la ventilación por percusión de alta frecuencia (HFPV) mejora el intercambio de gases, sigue habiendo preocupaciones sobre la sobredistensión del tejido causada por las oscilaciones y el consiguiente daño pulmonar. Comparamos una modalidad de ventilación percusiva modificada creada mediante la superposición de oscilaciones de alta frecuencia a la forma de onda de ventilación convencional durante la espiración solamente (eHFPV) con ventilación mecánica convencional (CMV) y HFPV estándar.

Métodos

Se indujo hipoxia e hipercapnia al disminuir la frecuencia de CMV en conejos blancos de Nueva Zelanda (n = 10). Después de períodos de CMV en estado estacionario, modalidades de percusión con oscilaciones introducidas aleatoriamente en todo el ciclo respiratorio (HFPV) o solo en la fase espiratoria (eHFPV) con amplitudes variables (2 o 4 cmH2O) y se utilizaron frecuencias (5 o 10 Hz). Las presiones arteriales parciales de oxígeno (PaO2) y dióxido de carbono (PaCO2) fueron determinados. Se utilizó capnografía volumétrica para evaluar la fracción de espacio muerto de ventilación, la pendiente de fase 2 y la eliminación de CO por minuto.2. La mecánica respiratoria se caracterizó por oscilaciones forzadas.

Resultados

El uso de eHFPV con una frecuencia de oscilación superpuesta de 5 Hz y una amplitud de 4 cmH2O aumento del intercambio de gases similar a los observados después de HFPV. Estas mejoras en PaO2 (47,3 ± 5,5 frente a 58,6 ± 7,2 mmHg) y PaCO2 (54,7 ± 2,3 frente a 50,1 ± 2,9 mmHg) se asociaron con un espacio muerto de ventilación más bajo y una pendiente de fase 2 del capnograma, así como un CO minuto mejorado2 eliminación sin alterar la mecánica respiratoria.

Conclusiones

Estos hallazgos demostraron un mejor intercambio de gases usando eHFPV como una modalidad de ventilación mecánica novedosa que combina los beneficios de la ventilación oscilatoria de alta frecuencia convencional y de pequeña amplitud, debido a un mejor transporte longitudinal de gases en lugar de una mayor superficie pulmonar disponible para el intercambio de gases.

Fondo

Bajo anestesia general y en pacientes críticamente enfermos, se aplica regularmente ventilación con presión positiva intermitente para garantizar el suministro de oxígeno y promover la eliminación de dióxido de carbono. Si bien es factible mantener la ventilación pulmonar fisiológica en pacientes con pulmones sanos, varios trastornos pulmonares plantean desafíos a los profesionales de la salud para garantizar un intercambio de gases adecuado durante el soporte ventilatorio invasivo. Particularmente, enfermedades con disminución de la capacidad residual funcional y/o disminución de la distensibilidad pulmonar observada en pacientes obesos [1, 2] o en aquellos con síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) [3, 4] requieren un ajuste continuo de la estrategia de ventilación para mantener un intercambio gaseoso adecuado. Además, se han observado anomalías en el intercambio de gases durante la ventilación mecánica en situaciones clínicas asociadas con una restricción pulmonar significativa y alteración del intercambio de gases, como durante la cirugía laparoscópica en pacientes con capnoperitoneo. [5, 6] o cirugía bariátrica [7].

A pesar de los avances significativos en el manejo respiratorio, estos trastornos médicos cada vez más comunes continúan ejerciendo presión sobre los sistemas de atención médica al aumentar la incidencia de complicaciones respiratorias perioperatorias. [8]. Como resultado, existe una necesidad urgente de mejorar las modalidades de soporte de ventilación sin generar estrés y tensión adicionales en los tejidos pulmonares. Para mejorar el intercambio de gases, se ha propuesto la ventilación percusiva de alta frecuencia (HFPV) basada en una combinación de ventilación oscilatoria convencional y de alta frecuencia. [9] y aplicado posteriormente en estudios experimentales y clínicos [10,11,12,13,14,15]. Esta modalidad combina los beneficios de las expansiones corrientes convencionales para mantener el pulmón abierto con fluctuaciones de alta frecuencia que facilitan la mezcla axial de gases. [16] y reclutamiento alveolar [12]. A pesar de la mejora del intercambio de gases, la superposición del componente de alta frecuencia a la ventilación convencional durante la inspiración da como resultado presiones máximas más altas y sobredistensión de los tejidos o volúmenes corrientes más bajos en el modo de control de presión. Así, el beneficio neto de esta modalidad ha sido cuestionado [17, 18].

Nuestra hipótesis es que el uso del componente de alta frecuencia durante la fase de espiración simplemente conserva la ventaja de la ventilación percusiva sin aumentar la presión inspiratoria máxima y la combinación de frecuencias puede reducir la tensión parenquimatosa dinámica y la potencia mecánica. [19,20,21], preservando así el pulmón de un estrés excesivo. Comparamos esta nueva ventilación de percusión espiratoria de alta frecuencia (eHFPV) con la HFPV de ciclo completo y la ventilación mecánica convencional para probar esta hipótesis. Nuestro objetivo fue evaluar si esta eHFPV mejoró el suministro de oxígeno y el dióxido de carbono (CO2) aclaramiento en un modelo experimental de hipoxia e hipercapnia inducidas. También se llevó a cabo una investigación de simulación para evaluar los efectos del tamaño de los pulmones en la transmisión de la presión oscilatoria desde la apertura de las vías respiratorias hasta el compartimento alveolar para determinar hasta qué punto nuestros hallazgos pueden extenderse a otras especies.

Métodos

Consideraciones éticas

Este estudio fue aprobado por la Dirección Nacional de Seguridad de la Cadena Alimentaria y Sanidad Animal del condado de Csongrád, Hungría (n.º XXXII/149/2020) el 10 de marzo de 2020. Los procedimientos se implementaron de conformidad con las directrices del Comité Científico de Experimentación Animal. de la Academia Húngara de Ciencias (Ley y Reglamento de Protección Animal actualizados: 40/2013. [II. 14.], el Gobierno de Hungría), y la Directiva de la Unión Europea 2010/63/UE sobre la protección de los animales utilizados con fines científicos. Los resultados se informaron de acuerdo con las pautas de Informes de investigación animal de experimentos in vivo (ARRIVE).

preparación de animales

Conejos machos blancos de Nueva Zelanda (norte= 10, peso: 2,0–2,5 kg) fueron sedados con una inyección intramuscular de xilazina (5 mg/kg, CP-Xylazine; CP-Pharma, Burgdorf, Alemania). Se canuló una vena de la oreja con un catéter de calibre 24 (Abbocath, Abbott Medical, Baar/Zug, Suiza) para la administración de fármacos. A continuación, se indujo y mantuvo la anestesia mediante infusiones intravenosas continuas de propofol (10 mg/kg/h), fentanilo (5 µg/kg/h) y midazolam (0,2 mg/kg/h). La traqueotomía se realizó bajo anestesia local (inyección subcutánea de lidocaína al 0,5 %) y se insertó en la tráquea un tubo sin manguito de 3,5 mm de DI y 7 cm de largo (Portex; Smiths Medical, Kent, Reino Unido). Los conejos se conectaron a un ventilador impulsado por soplador hecho a medida y se ventilaron con aire ambiente (frecuencia de ventilación, 20–25/min; volumen corriente, 7 ml/kg; presión positiva al final de la espiración). [PEEP]3 cmH2O; relación inspiratoria-espiratoria, 1:2). Se cateterizaron una arteria femoral y una vena femoral para la administración de fármacos, la recolección de muestras de sangre y el control de la presión arterial. Tras asegurar la adecuada profundidad anestésica, se mantuvo el bloqueo neuromuscular mediante infusión continua de atracurio (0,6 mg/kg/h, Tracrium; Aspen Pharma, Dublin, Irlanda). La presión arterial media, la frecuencia cardíaca y el electrocardiograma se controlaron continuamente durante el experimento. Se aplicó una sonda rectal para monitorear la temperatura corporal, que se mantuvo entre 38 °C y 39 °C usando una almohadilla térmica termostática (Harvard Apparatus, South Natick, MA, EE. UU.).

Realización de ventilación mecánica.

El ventilador impulsado por soplador hecho a medida se adaptó para adaptarse a la entrega de la presión de conducción en el modo de control de presión convencional, ya que permitía la superposición de las señales de alta frecuencia sobre las excursiones de presión convencionales de manera controlada (Fig. 1). Los cambios necesarios en el patrón de presión de las vías respiratorias durante las diferentes modalidades de ventilación mecánica se generaron controlando la velocidad de rotación del ventilador con un software personalizado. Durante la ventilación mecánica convencional, la velocidad de rotación constante del ventilador se alteraba periódicamente para proporcionar la RR y VT requeridas. Cuando se aplicaron HFPV o eHFPV, la velocidad de rotación del ventilador se moduló agregando la frecuencia del componente oscilatorio requerido…

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