Pressão expiratória final positiva aumenta o estiramento em pacientes com LPA/SDRA

Resumos

OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da pressão expiratória final positiva no estiramento, recrutamento e recrutamento e desrecrutamento cíclico avaliados por tomografia computadorizada pulmonar em pacientes com lesão pulmonar aguda/síndrome do desconforto respiratório agudo. MÉTODOS: Trata-se de um estudo aberto, controlado, não randomizado, de intervenção, em pacientes com lesão pulmonar aguda/síndrome do desconforto respiratório agudo. Foram realizados cortes simples de tomografia computadorizada durante pausas inspiratórias e expiratórias com um volume corrente de 6 ml/kg e níveis de pressão expiratória final positiva de 5, 10, 15 e 20 cmH2O. Medimos as densidades do parênquima pulmonar em unidades Hounsfield e calculamos o recrutamento, recrutamento e desrecrutamento cíclico induzidos pela pressão expiratória final positiva, assim como o estiramento. RESULTADOS: O aumento dos níveis de pressão expiratória final positiva aumenta de forma consistente o recrutamento e o estiramento globais (p<0,01), o que se correlacionou de forma significante com a pressão de platô (r²=0,97; p<0,01). O aumento dos níveis de pressão expiratória final positiva aumentou sistematicamente a distensão alveolar em todo o eixo esternovertebral. CONCLUSÃO: A distensão alveolar é um efeito adverso da pressão expiratória final positiva que deve ser ponderado em qualquer paciente em relação ao seus potenciais benefícios no recrutamento. Em razão do número reduzido de pacientes, estes dados devem ser considerados como geradores de hipótese e não limitar a aplicação de valores elevados de pressão expiratória final positiva em pacientes com hipoxemia grave.

Respiração com pressão positiva; Respiração artificial; Síndrome do desconforto respiratório do adulto; Tomografia computadorizada por raios x

OBJECTIVE: The objective of this study was to assess the effects of positive end-expiratory pressure on recruitment, cyclic recruitment and derecruitment and strain in patients with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome using lung computed tomography. METHODS: This is an open, controlled, non-randomized interventional study of ten patients with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome. Using computed tomography, single, basal slices of the lung were obtained during inspiratory and expiratory pauses at a tidal volume of 6 ml/kg and a positive end-expiratory pressure of 5, 10, 15 and 20 cmH2O. The densities of the lung parenchyma were measured in Hounsfield units. The values for positive end-expiratory pressure-induced recruitment, cyclic recruitment and derecruitment and strain were then calculated. RESULTS: Increasing levels of positive end-expiratory pressure were correlated with increased recruitment and global strain (p < 0.01), which was significantly correlated with plateau pressure (r² = 0.97, p < 0.01). In addition, increasing levels of positive end-expiratory pressure systematically increased strain along the sternovertebral axis. CONCLUSION: While strain is an adverse effect of positive end-expiratory pressure, the decision use positive end-expiratory pressure with any patient should be balanced against the potential benefits of recruitment. Due to the small number of patients in this study, the present data should be treated as hypothesis generating and is not intended to limit the clinical application of a high level of positive end-expiratory pressure in patients with severe hypoxemia.

Positive end-expiratory pressure; Respiration, artificial; Respiratory distress syndrome, adult; Tomography, x-ray computed

ARTIGO ORIGINAL

Pressão expiratória final positiva aumenta o estiramento em pacientes com LPA/SDRA

Guillermo Bugedo; Alejandro Bruhn; Tomás Regueira; Carlos Romero; Jaime Retamal; Glenn Hernández

Pontificia Universidad Católica de Chile - Santiago, Chile

^{Autor correspondente}

RESUMO

OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da pressão expiratória final positiva no estiramento, recrutamento e recrutamento e desrecrutamento cíclico avaliados por tomografia computadorizada pulmonar em pacientes com lesão pulmonar aguda/síndrome do desconforto respiratório agudo.

MÉTODOS: Trata-se de um estudo aberto, controlado, não randomizado, de intervenção, em pacientes com lesão pulmonar aguda/síndrome do desconforto respiratório agudo. Foram realizados cortes simples de tomografia computadorizada durante pausas inspiratórias e expiratórias com um volume corrente de 6 ml/kg e níveis de pressão expiratória final positiva de 5, 10, 15 e 20 cmH2O. Medimos as densidades do parênquima pulmonar em unidades Hounsfield e calculamos o recrutamento, recrutamento e desrecrutamento cíclico induzidos pela pressão expiratória final positiva, assim como o estiramento.

RESULTADOS: O aumento dos níveis de pressão expiratória final positiva aumenta de forma consistente o recrutamento e o estiramento globais (p<0,01), o que se correlacionou de forma significante com a pressão de platô (r²=0,97; p<0,01). O aumento dos níveis de pressão expiratória final positiva aumentou sistematicamente a distensão alveolar em todo o eixo esternovertebral.

CONCLUSÃO: A distensão alveolar é um efeito adverso da pressão expiratória final positiva que deve ser ponderado em qualquer paciente em relação ao seus potenciais benefícios no recrutamento. Em razão do número reduzido de pacientes, estes dados devem ser considerados como geradores de hipótese e não limitar a aplicação de valores elevados de pressão expiratória final positiva em pacientes com hipoxemia grave.

Descritores: Respiração com pressão positiva; Respiração artificial; Síndrome do desconforto respiratório do adulto; Tomografia computadorizada por raios x

INTRODUÇÃO

A ventilação mecânica pode induzir ou piorar a lesão pulmonar ao induzir uma distensão excessiva e recrutamento/desrecrutamento (R/D) cíclico de alvéolos instáveis.^(1-5) Foi demonstrado por dados experimentais que a pressão expiratória final positiva (PEEP) e baixo volume corrente podem proteger o pulmão das lesões pulmonares induzidas por ventilação (LPIV).^(6,7) O papel protetor do volume corrente foi confirmado em grandes ensaios clínicos em pacientes com lesão pulmonar aguda e síndrome do desconforto respiratório agudo (LPA/SDRA).^(8-11) Em contraste, foi demonstrado em estudos recentes que níveis elevados de PEEP diminuem a hipoxemia refratária, mas não foram encontrados benefícios em relação à mortalidade.^(3,12-14)

Recentemente alguns autores propuseram que o estresse e estiramento do parênquima pulmonar pode ser o principal responsável pela LPIV.^(4,15,16) Define-se o estresse como pressões transpulmonares que são amplamente heterogêneas em diferentes regiões pulmonares. O estiramento se refere à deformação das células alveolares induzida pelas modificações nas pressões transpulmonares. Foram propostas diversas abordagens para avaliar o estiramento alveolar ao pé do leito. O grupo de Gattinoni definiu estiramento como a modificação relativa no volume de gás ao fim da inspiração em comparação ao volume do pulmão em repouso.^(15,17) Embora esta definição não leve em conta a superfície alveolar, que pode variar se ocorrer recrutamento, ela pode ser facilmente utilizada na tomografia computadorizada como um indicador indireto do estiramento clínico.

Ao recrutar alvéolos instáveis, os níveis elevados de PEEP melhoram a oxigenação e podem proteger contra R/D cíclico. Entretanto, níveis elevados de PEEP podem também aumentar o estiramento do parênquima pulmonar.^(3,18,19) O objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos da PEEP no estiramento, recrutamento e R/D cíclico em pacientes com LPA/SDRA.

MÉTODOS

Trata-se de um estudo aberto, controlado, não randomizado, de intervenção, em pacientes com LPA/SDRA mecanicamente ventilados. O comitê de ética da instituição aprovou o protocolo do estudo, e para cada paciente foi assinado por um parente próximo um termo de consentimento livre e esclarecido por escrito. Os pacientes foram transferidos para a sala de exame de tomografia computadorizada (TC) e examinados com um aparelho Siemens 900-C (Siemens-Elema AB, Suécia) durante uso de ventilador e infusão contínua de midazolam e morfina. Foi administrado pancurônio 0,1 mg/kg antes do procedimento para evitar esforços ventilatórios. Antes de iniciar o protocolo, foi realizada aspiração suave da traqueia seguida por uma curta manobra de recrutamento que consistiu no aumento da PEEP acima de 20 cmH₂O para obter pressões de platô por volta de 40-45 cmH₂O por um minuto. Foram avaliados continuamente o eletrocardiograma, pressão arterial invasiva e saturação de oxigênio, utilizando um monitor portátil (LightSolo, Datex-Ohmeda, Helsinque, Finlândia).

Protocolo da tomografia computadorizada

Foi realizado um exame convencional de TC (GE Light Speed QX/I, GE Medical Systems, Wisconsin, EUA) do pescoço até as bases pulmonares com cortes de 8 mm, durante uma pausa inspiratória. A matriz foi de 512x512, o que permitiu um voxel de cerca de 2-3 mm³. Foi utilizado em todo o protocolo um único corte TC 2-3 cm acima da cúpula diafragmática, escolhido aleatoriamente pelo autor correspondente (GB) para evitar a observação do diafragma, mesmo quando utilizada a pressão mais baixa.

Os pacientes foram mantidos em ventilação com volume controlado durante todo o estudo. O peso corpóreo ideal foi calculado segundo o estudo ARDSnet.⁽¹⁰⁾ Os parâmetros basais foram volume corrente de 6 ml/kg, PEEP de 10 cmH₂O, frequência respiratória de 25 e FIO₂ para obter saturação de oxigênio acima de 92%. Uma vez estabilizada a pressão média das vias aéreas, foram obtidos cortes simples de TC tanto em pausas inspiratórias quanto expiratórias com PEEP de 10, 5, 15 e 20 cmH₂O. Isto foi em geral obtido após 45 a 60 segundos, de forma que cada nível de PEEP foi concluído, em geral, dentro de dois minutos. Foram medidas no ventilador, para cada nível de PEEP, a pressão média das vias aéreas, pressão de platô (P_pl) e volume corrente expiratório (Vt). A complacência estática (C_st) foi calculada com PEEP de 10 cmH₂O, como C_st = Vt / P_pl – PEEP.

Processamento das imagens

As imagens de TC foram baixadas em um disco óptico e processadas utilizando o programa Maluna® (Mannheim, Alemanha).⁽²⁰⁾ Utilizamos um método similar ao usado em outros estudos com TC, definindo as características do parênquima pulmonar segundo as suas densidades medidas em unidades Hounsfield (HU).^(21,22) Primeiramente, o contorno do pulmão em cada imagem foi traçado, sendo medido o volume total por TC (TV_CT) e a densidade média (H_CT).

Com estes dados, obtivemos o peso pulmonar (W_CT) e o volume de gás (GV_CT) para cada corte de pulmão.

GV_CT = TV_CT x (H_CT / −1000)

W_CT = TV_CT − GV_CT

Os tecidos hiperinsuflados foram definidos como -1000 a -901 HU, tecidos normalmente aerados como -900 a -501 HU, tecidos com baixa aeração (NAT) como -100 a +100 HU.⁽²¹⁾ Para análise dos dados, utilizamos o peso (expresso em gramas) de cada compartimento.

O recrutamento induzido pelo aumento da PEEP foi definido como diminuição de NAT na expiração em comparação à PEEP de 5 cmH₂O, e expressa como percentagem do peso do corte pulmonar.

Recrutamento = 100 x (NAT exp _{PEEP 5} - NAT exp _{PEEP x}) / peso total exp _{PEEP 5}

O estiramento foi calculado conforme Valenza et al.⁽²³⁾ como:

Estiramento = (GV_CT end insp _{PEEP x} - GV_CT end exp _{PEEP x}) / GV_CT end-exp _{PEEP 5}

Recrutamento-desrecrutamento cíclico (R/D) foi calculado como:

R/D = 100 x [(NAT end exp / total weight exp) – (NAT end insp / total weight insp)]

Recrutamento, estiramento e R/D cíclico foram calculados para cada nível de PEEP para todo o corte (referido como global) e regionalmente, dividindo o corte em dez compartimentos no eixo esternovertebral.

Análise estatística

As características clínicas e os dados ventilatórios são apresentados como média ± desvio padrão (DP). As comparações entre as quantidades de gás e tecido com diferentes níveis de PEEP foram avaliadas com ANOVA para medidas repetidas ou por teste t pareado. Foi utilizada regressão linear para correlacionar estiramento com pressões das vias aéreas, e recrutamento com R/D. O nível de significância foi estabelecido como p<0,05.

RESULTADOS

Foram incluídos no estudo 10 pacientes (4 homens, 6 mulheres, idades de 51±16 anos) portadores de LPA/SDRA (Pa/FiO₂ 80-285). As características clínicas e parâmetros basais são apresentados na Tabela 1. As distribuições dos volumes pulmonares e pressões médias de platô e das vias aéreas, em diferentes níveis de PEEP, são mostradas na Figura 1.

Recrutamento e R/D cíclico

O recrutamento aumentou de forma significante em todos os pacientes à medida que aumentaram os níveis de PEEP (Tabela 2). No entanto, R/D cíclico foi amplamente variável com o aumento da PEEP, embora tenha sido observada uma tendência a diminuir com níveis mais altos de PEEP (p=0,056) (Figura 2 e Tabela 2). R/D regional foi predominante com níveis médios e diminuiu com o aumento da PEEP até 20 cmH₂O (Figura 3).

Não encontramos qualquer correlação entre recrutamento induzido por PEEP e alterações em R/D cíclico (delta R/D) com aumento da PEEP de 5 a 20 cmH₂O (Figura 4).

Estiramento

O estiramento global aumentou com níveis mais elevados de PEEP (p<0,01). O estiramento global em diferentes níveis de PEEP teve elevada correlação com a pressão de platô (r²=0,97; p<0,01) (Figura 5). O estiramento global com PEEP de 5 cmH₂O foi distribuído de forma equivalente no eixo esternovertebral. O aumento dos níveis de PEEP aumentou sistematicamente a distensão em todo o eixo esternovertebral (Figura 6).

DISCUSSÃO

Os principais achados deste estudo foram: primeiramente, que os potenciais benefícios obtidos com o recrutamento usando PEEP se associam com um aumento consistente do estiramento. Segundo, que o estiramento global, uma medida física da distensão alveolar, relacionou-se de forma próxima com a pressão de platô. Entretanto, em razão do número reduzido de pacientes, estes dados devem ser considerados como geradores de hipótese e não limitar a aplicação de valores elevados de PEEP em pacientes com hipoxemia grave.

Os conceitos atuais a respeito de lesão pulmonar induzida por ventilador sugerem que a distensão excessiva e R/D cíclico são os principais desencadeantes da lesão pulmonar.^(4,5) No entanto, o papel da PEEP na prevenção da LPIV é debatida, já que apenas a redução do volume corrente demonstrou um impacto claro em pacientes com LPA/SDRA.^(10,13,14) Uma metanálise recente sugeriu que níveis mais altos de PEEP, além dos que diminuem a hipoxemia refratária, podem ter um benefício na sobrevida apenas em pacientes com SDRA.⁽²⁴⁾

Caironi et al. demonstraram em pacientes com LPA/SDRA que níveis elevados de PEEP diminuíram R/D cíclico apenas em pacientes com pulmões altamente recrutáveis, mas aumentaram o estiramento, independentemente da capacidade de recrutamento do pulmão.⁽²⁵⁾ Nesse estudo não foi diretamente avaliado R/D cíclico, mas sim foi estimado a partir de curvas hipotéticas derivadas de estudos prévios.⁽²⁶⁾ A mensuração do tecido não aerado tanto na expiração quanto na inspiração poderia avaliar diretamente o recrutamento, R/D cíclico e estiramento. Assim, demonstramos que o aumento dos níveis de PEEP diminui a quantidade de tecido não aerado ao final da expiração (recrutamento), mas também aumenta o estiramento em todos os pacientes. O efeito da PEEP no R/D cíclico foi muito heterogêneo, embora tenha sido evidente uma tendência a menos R/D cíclico com níveis mais elevados de PEEP. Provavelmente, um erro tipo II devido à pequena amostra de pacientes com LPA/SDRA não selecionados, seja a explicação mais plausível.

Outro achado clínico importante neste protocolo foi que o estiramento global, uma medida física da distensão alveolar, relacionou-se de forma próxima com a pressão de platô. Reconhecemos que a pressão transpulmonar, e não a pressão de platô, é a força que distende o pulmão.⁽²⁷⁾ Entretanto as pressões transpulmonares têm diversas limitações e não são avaliadas de forma rotineira na maioria das unidades de terapia intensiva (UTIs) em todo o mundo; assim, a pressão de platô pode ainda ter um valor clínico ao pé do leito para avaliar o estiramento. Embora não possamos sugerir um valor de limiar para a pressão de platô, a partir de nossos estudos experimentais e clínicos, parece lógico que esta deve ser uma variável importante para controle de pacientes com LPA/SDRA sob ventilação. Nossos dados se parecem muito com os obtidos por Hager et al. ao analisar os dados do estudo ARDSnet, mostrando que a mortalidade aumentou linearmente com a pressão de platô.⁽²⁸⁾

Diversos estudos em seres humanos relataram o início simultâneo do recrutamento alveolar e distensão excessiva em pacientes com LPA/SDRA com níveis de PEEP variando de 10 a 20 cmH₂O.^(18,29,30) A correlação linear que observamos entre estiramento e pressão de platô (Figura 5) pode ser devida à não ocorrência de recrutamento e distensão excessiva, ou a ambos os fenômenos terem ocorrido na mesma proporção.⁽³¹⁾ No entanto, como tivemos um número pequeno de pacientes e valores de pressão de platô, não podemos generalizar estes dados. Mais ainda, mesmo em pulmões saudáveis, o relacionamento estiramento-pressão é não linear.⁽³²⁾

É discutível se o estiramento é mais importante do que R/D cíclico na indução de lesão alveolar adicional.⁽²⁵⁾ A demonstração de que em regiões dependentes as bolhas são prevalentes sugerem que o R/D tem também um papel importante na LPIV.⁽³³⁾ Os estudos recentes comparando valores de PEEP mais elevados em comparação com valores mais baixos em pacientes com SDRA demonstraram pressões platô mais elevadas mas a mesma mortalidade em pacientes com níveis mais altos de PEEP.^(12-14,24) Mais uma vez, diferentes níveis de capacidade de recrutamento pulmonar em diferentes pacientes podem explicar os resultados discrepantes desses estudos.^(20,25,34)

Limitações de nosso estudo

Primeiramente, nosso estudo envolveu um número reduzido de pacientes com LPA/SDRA com diferentes tempos sob ventilação mecânica, de forma que estes resultados devem ser considerados como geradores de hipótese e não limitar a aplicação de valores elevados de PEEP em pacientes com hipoxemia grave. Estudos maiores em pacientes com tipos diferentes de LPA/SDRA⁽³⁴⁾ envolvendo a avaliação de mediadores inflamatórios, poderão ajudar a identificar o real impacto da PEEP no estiramento e na função pulmonar.

Em segundo lugar, embora não tenhamos realizado uma TC completa do pulmão para cada nível de PEEP, é geralmente aceito que um único corte TC basal representa todo o pulmão.^(21,35) Diversos autores utilizaram esta abordagem para evitar exposição excessiva a radiação.⁽³⁶⁾ À medida que equipamentos de TC espiral mais rápidos se tornarem disponíveis, poderão ser realizados estudos com TC de todo o pulmão com níveis diferentes de pressão das vias aéreas com níveis aceitáveis de radiação.⁽³⁷⁾

Em terceiro lugar, comparamos TC expiratória final e inspiratória final estáticas para inferir as modificações ocorridas na distribuição das densidades durante a ventilação mecânica. Porém, esta abordagem pode ter algumas limitações. Dados experimentais sugerem que o recrutamento e desrecrutamento são dependentes do tempo e, portanto, imagens estáticas obtidas após pausas inspiratórias e expiratórias prolongadas podem não refletir de forma adequada a situação dos pulmões durante a ventilação mecânica sem interrupções.^(38,39) Tecnologia moderna de TC com melhora da resolução temporal tem o potencial de proporcionar a avaliação dinâmica das modificações na distribuição da densidade durante ventilação mecânica continuada.⁽⁴⁰⁾

Finalmente, conforme mencionado acima, o estiramento não se refere a volumes de gases, mas a modificações na dimensão linear das células alveolares. Enquanto em um pulmão perfeitamente expandido o estiramento e o volume de gás podem ter uma correlação próxima à perfeição, em um pulmão heterogêneo - como ocorre na SDRA humana - esta correlação pode não ser totalmente equivalente. Seria também interessante avaliar o impacto de uma manobra mais intensa de recrutamento antes da regulagem da PEEP, o que poderia favorecer o recrutamento e diminuir o estiramento.⁽⁴¹⁾

CONCLUSÕES

O estiramento aumenta sistematicamente com o aumento dos níveis de PEEP, e se correlaciona com a pressão de platô. Desta forma, a distensão alveolar é claramente um efeito adverso da PEEP, que deve ser ponderado em qualquer paciente em relação aos seus potenciais benefícios no recrutamento e prevenção de R/D cíclico. Em razão do número reduzido de pacientes, estes dados devem ser considerados como geradores de hipótese e não limitar a aplicação de valores elevados de PEEP em pacientes com hipoxemia grave.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem a Pietro Caironi, Massimo Cressoni e Luciano Gattinoni por sua inestimável cooperação na análise das imagens de TC e redação deste artigo.

REFERÊNCIAS

Submetido em 29 de Novembro de 2011

Aceito em 22 de Fevereiro de 2012

Conflitos de interesse: Nenhum.

Financiamento: Departamento de Medicina Intensiva, Pontificia Universidad Católica de Chile, e Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (FONDECyT) 11060350.

Estudo realizado no Departamento de Medicina Intensiva, Pontificia Universidad Católica de Chile - Santiago, Chile.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  24 Abr 2012
• Data do Fascículo
  Mar 2012

Histórico

• Recebido
  29 Nov 2011
• Aceito
  22 Fev 2012