JAEJ S.A.

Evaluación del potencial de reclutamiento en pacientes con SDRA:

utilidad de la curva de presión volumen del sistema respiratorio.

 

TF Norberto Tiribelli, Especialista en Kinesiología en Cuidados Intensivos.

 

Desde la descripción del síndrome de distres respiratorio agudo (SDRA) en 1967 (1), la programación de la presión positiva de fin de espiración (PEEP) ha sido una de las variables más importantes para el manejo de los pacientes. Muchos estudios han evaluado el efecto de la PEEP sobre la oxigenación, la mecánica respiratoria y el desarrollo de injuria asociada a la ventilación mecánica (VILI); y también sobre los resultados clínicos. A pesar de ello, y luego de más de 50 años de investigación, es aún hoy un tema controvertido.

El efecto de la PEEP sobre el reclutamiento, la sobredistensión y la hemodinamia depende del nivel de PEEP aplicado. De tal modo, la reclutabilidad del pulmón injuriado es una variable determinante del efecto de la PEEP en los pacientes (2).

En los pacientes con SDRA, el potencial de reclutamiento (PRec) es altamente variable, con valores que pueden ir desde 0 hasta 75 % del total del tejido pulmonar (3, 4, 5), dependiendo de los valores de presión que se utilicen para la evaluación y de las definiciones precisas.

En los pacientes con alto PRec, niveles más altos de PEEP disminuyen la cantidad de tejido no aireado, y el cierre y la apertura cíclicos respiración a respiración, o reclutamiento tidal, dos de los fenómenos asociados al desarrollo de VILI. Estos beneficios no se observan en los pacientes con bajo PRec, en quienes predomina el aumento de la sobredistensión (6).

Para evaluar la reclutabilidad en los pacientes con SDRA hay diversas herramientas. El estándar de oro es la tomografía axial computada (TAC), que permite evaluar los cambios en la aireación pulmonar entre dos niveles de presión (4). Sin embargo, en la práctica clínica es poco utilizada (2), ya que implica el traslado del paciente, la exposición a radiación y el análisis posterior de las imágenes utilizando softwares especializados.

Otras propuestas son la evaluación del comportamiento de algunas variables relacionadas cuando el paciente recibe niveles de PEEP bajos o elevados, como la oxigenación (7), la distensibilidad del sistema respiratorio (8) o scores de aireación pulmonar con ultrasonido (9). Desafortunadamente, estas variables son inespecíficas y no permiten discriminar el PRec al pie de la cama, ni tampoco cuantificarlo.

Otros métodos, que evalúan cambios en el volumen pulmonar (por lavado de nitrógeno o por espirometría) con diferentes niveles de PEEP, se han propuesto con sus ventajas y limitaciones (10, 11).

La curva de presión volumen (P-V) construida a flujos bajos o con pequeños cambios de presión sucesivos es una herramienta que permite valorar el PRec (12).

En los pacientes en ventilación mecánica (VM) para insuflar el pulmón colapsado se deben vencer una serie de elementos: el colapso de la pequeña vía aérea, las fuerzas de tensión superficial, la presión sobreimpuesta del edema pulmonar, y la carga que impone el tórax (13).

Las presiones que se necesitan para insuflar el pulmón durante la inspiración son más altas que aquellas necesarias para poder mantenerlo abierto durante la fase espiratoria.

Las presiones de apertura de la vía aérea tienen una distribución gaussiana, y alcanzan su mayor frecuencia a 15-25 cmH2O. Por arriba de los 35 cmH2O son muy pocas las unidades que pueden ser aireadas. Las presiones de cierre, en cambio, tienen la misma distribución, pero alcanzan su máxima frecuencia a 5-10 cmH2O. (14)

Por lo tanto, si se construye una curva de P-V inspiratoria (P-V) desde capacidad residual funcional (CRF) hasta la capacidad pulmonar total (CPT), y luego una espiratoria siguiendo el camino inverso, a iguales valores de presión en la vía aérea el volumen pulmonar durante la espiración es mayor que durante la inspiración. Este fenómeno se conoce como histéresis.

Se ha encontrado una correlación linear entre la histéresis y el potencial de reclutamiento durante una maniobra de reclutamiento alcanzando 40 cmH2O (15).

Cuanto mayor sea la distancia entre las ramas I y E a un mismo nivel de presión, mayor es el fenómeno de histéresis y el PRec.

La morfología de la curva P-V puede dar en sí misma, además, información relevante.

Desde la fisiología clásica, la curva de P-V del sistema respiratorio tiene la forma de una S sigmoidea, con dos puntos de inflexión (inferior y superior), una región más distensible a lo largo de la rama inspiratoria; y otro punto de inflexión en la rama espiratoria (16).

Estos puntos pueden representar distintos fenómenos fisiológicos. Así, el punto de inflexión inferior puede corresponder a la presencia de cierre de la pequeña vía aérea (17), a atrapamiento aéreo y auto PEEP (18), o ser secundario a presiones pleurales elevadas (19). Comenzando desde la CRF, la curva de P-V es una curva de continuo reclutamiento, en la que se van abriendo pequeñas vías aéreas y alvéolos colapsados hasta cerca de la CPT, al mismo tiempo que coexisten áreas de aireación normal y otras con sobredistensión (20). El punto de inflexión superior puede marcar el fin del reclutamiento y el comienzo de la sobredistensión del tejido pulmonar (12). Del lado espiratorio del bucle P-V, el punto de máxima curvatura corresponde al inicio del cierre de la vía aérea y el colapso pulmonar. (21).

En el año 2020, Chiumello y colaboradores (22) estudiaron la relación entre la histéresis y el reclutamiento pulmonar evaluado por TAC, En 25 pacientes con SDRA en VM realizaron curvas de P-V con escalones de 2 cmH2O de presión creciente y decreciente, entre 5 y 45 cmH2O. El reclutamiento tisular (definido en la TAC como la diferencia en tejido no aireado y aireado entre 5 y 45 cmH2O) alcanzó una mediana del 25%. Este fue el punto de corte para discriminar pacientes con alto y bajo PRec.

Una de las variables estudiadas para valorar el PRec utilizando la curva de P-V fue la máxima distancia normalizada (MDN).

Para ello, se construía en los pacientes una curva de P-V entre 5 y 45 cmH2O utilizando el software del ventilador (P-V tool, Hamilton Medical, Suiza), y se medían sobre ella el máximo volumen insuflado y la máxima histéresis alcanzada.

La MDN se expresaba como:

MDN = Máxima histéresis / máximo volumen insuflado

La MDN tuvo correlación significativa con el PRec, y el punto de corte óptimo para predecirlo fue de 0.41 (AUROC 0.83, IC 95% 0.65-1) (Figuras 1 y 2).

 

La utilización de la curva P-V para determinar la reclutabilidad tiene algunas ventajas comparada con otros métodos.

Por un lado, en el análisis cualitativo de la curva la presencia de una forma de S y de puntos de inflexión se asocia con la presencia de un patrón radiológico difuso (23), y una histéresis significativa con mayor PRec (21). La presencia de un punto de inflexión inferior sugiere un nivel mínimo de PEEP necesario para superar la presión de apertura de la vía aérea, balancear la autoPEEP ocasionada por el cierre de la pequeña vía aérea o para equilibrar la masa del tórax y alcanzar una presión transpulmonar positiva (18, 19).

Otros métodos, como los volúmenes pulmonares o el cociente reclutamiento/insuflación (R/I), comparan el cambio de volumen esperado (a partir de la distensibilidad del sistema respiratorio y de la diferencia entre los niveles de PEEP utilizados) con el cambio de volumen medido al modificar la PEEP. Para ello se asume que la curva de P-V es lineal. Como se resaltó anteriormente, en los pacientes con alto PRec la curva de P-V suele ser sigmoidea, y con ello modificar la histéresis.

Al explorar el sistema respiratorio desde la CRF hasta la CPT, se analiza un rango amplio de presiones y volúmenes. Esto, potencialmente, permitiría detectar pacientes con alto PRec a distintos niveles de PEEP. Al utilizar el R/I, usualmente se utilizan dos niveles de PEEP preestablecidos, lo que restringe la evaluación a esos valores específicos.

Hasta la fecha, ninguna estrategia de titulación de PEEP en los pacientes con SDRA ha demostrado ser superior a otra en términos de mortalidad (24).  Sin embargo, hay evidencia indirecta que sugiere que la programación de los parámetros de la VM de manera individualizada (incluyendo el PRec) podrían tener efecto sobre la evolución de los pacientes (25, 26).

La evaluación de la curva de P-V podría ser una herramienta valiosa para evaluar el PRec, sencilla y disponible en la práctica clínica, para personalizar la programación de la PEEP en los pacientes con SDRA.

 

Bibliografía.

1- Acute respiratory distress in adults. Ashbaugh DG, Bigelow DB, Petty TL, Levine BE.Lancet. 1967 Aug 12;2(7511):319-23. doi: 10.1016/s0140-6736(67)90168-7.

2- Fifty Years of Research in ARDS. Setting Positive End-Expiratory Pressure in Acute Respiratory Distress Syndrome. Sahetya SK, Goligher EC, Brower RG.Am J Respir Crit Care Med. 2017 Jun 1;195(11):1429-1438. doi: 10.1164/rccm.201610-2035CI.

3- Computed tomography assessment of positive end-expiratory pressure-induced alveolar recruitment in patients with acute respiratory distress syndrome. Malbouisson LM, et al. Am J Respir Crit Care Med. 2001. PMID: 11371416

4- Lung recruitment in patients with the acute respiratory distress syndrome. Gattinoni L, Caironi P, Cressoni M, Chiumello D, Ranieri VM, Quintel M, Russo S, Patroniti N, Cornejo R, Bugedo G. N Engl J Med. 2006 Apr 27;354(17):1775-86. doi: 10.1056/NEJMoa052052.

5- How large is the lung recruitability in early acute respiratory distress syndrome: a prospective case series of patients monitored by computed tomography. de Matos GF, Stanzani F, Passos RH, Fontana MF, Albaladejo R, Caserta RE, Santos DC, Borges JB, Amato MB, Barbas CS. Crit Care. 2012 Jan 8;16(1):R4. doi: 10.1186/cc10602.

6- Lung opening and closing during ventilation of acute respiratory distress syndrome. Caironi P, Cressoni M, Chiumello D, Ranieri M, Quintel M, Russo SG, Cornejo R, Bugedo G, Carlesso E, Russo R, Caspani L, Gattinoni L. Am J Respir Crit Care Med. 2010 Mar 15;181(6):578-86. doi: 10.1164/rccm.200905-0787OC. Epub 2009 Nov 12.

7- Depression of cardiac output is a mechanism of shunt reduction in the therapy of acute respiratory failure. Dantzker DR, Lynch JP, Weg JG. Chest. 1980 May;77(5):636-42. doi: 10.1378/chest.77.5.636.

8- Respiratory physiology of COVID-19-induced respiratory failure compared to ARDS of other etiologies. Grieco DL, Bongiovanni F, Chen L, Menga LS, Cutuli SL, Pintaudi G, Carelli S, Michi T, Torrini F, Lombardi G, Anzellotti GM, De Pascale G, Urbani A, Bocci MG, Tanzarella ES, Bello G, Dell’Anna AM, Maggiore SM, Brochard L, Antonelli M. Crit Care. 2020 Aug 28;24(1):529. doi: 10.1186/s13054-020-03253-2.

9-Bedside ultrasound assessment of positive end-expiratory pressure-induced lung recruitment. Bouhemad B, Brisson H, Le-Guen M, Arbelot C, Lu Q, Rouby JJ. Am J Respir Crit Care Med. 2011 Feb 1;183(3):341-7. doi: 10.1164/rccm.201003-0369OC. Epub 2010 Sep 17.

10- Nitrogen washout/washin, helium dilution and computed tomography in the assessment of end expiratory lung volume. Chiumello D, Cressoni M, Chierichetti M, Tallarini F, Botticelli M, Berto V, Mietto C, Gattinoni L. Crit Care. 2008;12(6):R150. doi: 10.1186/cc7139. Epub 2008 Dec 1.

11- PEEP-induced changes in lung volume in acute respiratory distress syndrome. Two methods to estimate alveolar recruitment. Dellamonica J, Lerolle N, Sargentini C, Beduneau G, Di Marco F, Mercat A, Richard JC, Diehl JL, Mancebo J, Rouby JJ, Lu Q, Bernardin G, Brochard L. Intensive Care Med. 2011 Oct;37(10):1595-604. doi: 10.1007/s00134-011-2333-y. Epub 2011 Aug 25.

12- Pressure-volume curves of the respiratory system. Harris RS. Respir Care. 2005 Jan;50(1):78-98; discussion 98-9.

13- Positive end-expiratory pressure: how to set it at the individual level. Gattinoni L, Collino F, Maiolo G, Rapetti F, Romitti F, Tonetti T, Vasques F, Quintel M. Ann Transl Med. 2017 Jul;5(14):288. doi: 10.21037/atm.2017.06.64.

14- Assessment of recruitment from CT to the bedside: challenges and future directions. Giovanazzi S, Nocera D, Catozzi G, Collino F, Cressoni M, Ball L, Moerer O, Quintel M, Camporota L, Gattinoni L. Crit Care. 2025 Feb 6;29(1):64. doi: 10.1186/s13054-025-05263-4.

15- Recruitability of the lung estimated by the pressure volume curve hysteresis in ARDS patients. Demory D, Arnal JM, Wysocki M, Donati S, Granier I, Corno G, Durand-Gasselin J. Intensive Care Med. 2008 Nov;34(11):2019-25. doi: 10.1007/s00134-008-1167-8. Epub 2008 Jun 25. PMID: 18575846.

16- Pressure-volume curve of total respiratory system in acute respiratory failure. Computed tomographic scan study. Gattinoni L, Pesenti A, Avalli L, Rossi F, Bombino M. Am Rev Respir Dis. 1987 Sep;136(3):730-6. doi: 10.1164/ajrccm/136.3.730.

17- Potential for Lung Recruitment Estimated by the Recruitment-to-Inflation Ratio in Acute Respiratory Distress Syndrome. A Clinical Trial. Chen L, Del Sorbo L, Grieco DL, Junhasavasdikul D, Rittayamai N, Soliman I, Sklar MC, Rauseo M, Ferguson ND, Fan E, Richard JM, Brochard L. Am J Respir Crit Care Med. 2020 Jan 15;201(2):178-187. doi: 10.1164/rccm.201902-0334OC.

18- Airway Closure in Acute Respiratory Distress Syndrome: An Underestimated and Misinterpreted Phenomenon. Chen L, Del Sorbo L, Grieco DL, Shklar O, Junhasavasdikul D, Telias I, Fan E, Brochard L. Am J Respir Crit Care Med. 2018 Jan 1;197(1):132-136. doi: 10.1164/rccm.201702-0388LE.

19- Should we titrate peep based on end-expiratory transpulmonary pressure?-yes. Baedorf Kassis E, Loring SH, Talmor D. Ann Transl Med. 2018 Oct;6(19):390. doi: 10.21037/atm.2018.06.35

20- Pressure-volume curves and compliance in acute lung injury: evidence of recruitment above the lower inflection point. Jonson B, Richard JC, Straus C, Mancebo J, Lemaire F, Brochard L. Am J Respir Crit Care Med. 1999 Apr;159(4 Pt 1):1172-8. doi: 10.1164/ajrccm.159.4.9801088.

21- Setting positive end-expiratory pressure: using the pressure-volume curve. Mojoli F, Pozzi M, Arisi E. Curr Opin Crit Care. 2024 Feb 1;30(1):35-42. doi: 10.1097/MCC.0000000000001127. Epub 2023 Dec 6.

22- Hysteresis and Lung Recruitment in Acute Respiratory Distress Syndrome Patients: A CT Scan Study. Chiumello D, Arnal JM, Umbrello M, Cammaroto A, Formenti P, Mistraletti G, Bolgiaghi L, Gotti M, Novotni D, Reidt S, Froio S, Coppola S. Crit Care Med. 2020 Oct;48(10):1494-1502. doi: 10.1097/CCM.0000000000004518

23- Pressure/volume curves and lung computed tomography in acute respiratory distress syndrome. Rouby JJ, Lu Q, Vieira S. Eur Respir J Suppl. 2003 Aug;42:27s-36s. doi: 10.1183/09031936.03.00420503

24- Association of Positive End-Expiratory Pressure and Lung Recruitment Selection Strategies with Mortality in Acute Respiratory Distress Syndrome: A Systematic Review and Network Meta-analysis. Dianti J, Tisminetzky M, Ferreyro BL, Englesakis M, Del Sorbo L, Sud S, Talmor D, Ball L, Meade M, Hodgson C, Beitler JR, Sahetya S, Nichol A, Fan E, Rochwerg B, Brochard L, Slutsky AS, Ferguson ND, Serpa Neto A, Adhikari NKJ, Angriman F, Goligher EC. Am J Respir Crit Care Med. 2022 Jun 1;205(11):1300-1310. doi: 10.1164/rccm.202108-1972OC.

25- Personalised mechanical ventilation tailored to lung morphology versus low positive end-expiratory pressure for patients with acute respiratory distress syndrome in France (the LIVE study): a multicentre, single-blind, randomised controlled trial. Constantin JM, Jabaudon M, Lefrant JY, Jaber S, Quenot JP, Langeron O, Ferrandière M, Grelon F, Seguin P, Ichai C, Veber B, Souweine B, Uberti T, Lasocki S, Legay F, Leone M, Eisenmann N, Dahyot-Fizelier C, Dupont H, Asehnoune K, Sossou A, Chanques G, Muller L, Bazin JE, Monsel A, Borao L, Garcier JM, Rouby JJ, Pereira B, Futier E; AZUREA Network. Lancet Respir Med. 2019 Oct;7(10):870-880. doi: 10.1016/S2213-2600(19)30138-9. Epub 2019 Aug 6.

26- Partition of respiratory mechanics in patients with acute respiratory distress syndrome and association with outcome: a multicentre clinical study. Chen L, Grieco DL, Beloncle F, Chen GQ, Tiribelli N, Madotto F, Fredes S, Lu C, Antonelli M, Mercat A, Slutsky AS, Zhou JX, Brochard L. Intensive Care Med. 2022 Jul;48(7):888-898. doi: 10.1007/s00134-022-06724-y. Epub 2022 Jun 7.