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Alterações ventilatórias durante o uso de trocadores de calor e umidade em pacientes submetidos à ventilação mecânica com pressão de suporte e ajustes nos parâmetros ventilatórios para compensar estas possíveis alterações: estudo de intervenção autocontrolado em humanos

RESUMO

Objetivo:

Avaliar as possíveis alterações do volume corrente, volume-minuto e frequência respiratória causadas pela utilização de trocadores de calor e umidade em pacientes submetidos à ventilação mecânica na modalidade pressão de suporte, e quantificar a variação da pressão de suporte necessária para compensar o efeito causado pelo trocador de calor e umidade.

Métodos:

Os pacientes sob ventilação mecânica invasiva na modalidade pressão de suporte foram avaliados utilizando umidificadores aquecidos e trocadores de calor e umidade. Caso o volume encontrado com uso de trocadores de calor e umidade fosse menor que o achado com o umidificador aquecido, iniciava-se o aumento da pressão de suporte, perante o uso de trocadores de calor e umidade, até ser encontrado um valor de pressão de suporte que possibilitasse ao paciente gerar um valor próximo do volume corrente inicial com umidificador aquecido. A análise foi realizada por meio do teste t pareado, e os valores de incremento foram expressos em porcentagem de aumento necessário.

Resultados:

Foram avaliados 26 pacientes. O uso de trocadores de calor e umidade aumentou a frequência respiratória, e reduziu o volume corrente e o volume-minuto, quando comparados com o uso do umidificador aquecido. Com o uso de trocadores de calor e umidade, os pacientes precisaram de um incremento de 38,13% na pressão de suporte para manter os volumes prévios.

Conclusão:

O trocador de calor e umidade alterou os parâmetros de volume corrente, volume-minuto e frequência respiratória, sendo necessário um aumento da pressão de suporte para compensar estas alterações.

Descritores:
Respiração artificial; Umidificadores; Desmame do ventilador; Temperatura; Unidades de terapia intensiva

ABSTRACT

Objective:

To evaluate the possible changes in tidal volume, minute volume and respiratory rate caused by the use of a heat and moisture exchanger in patients receiving pressure support mechanical ventilation and to quantify the variation in pressure support required to compensate for the effect caused by the heat and moisture exchanger.

Methods:

Patients under invasive mechanical ventilation in pressure support mode were evaluated using heated humidifiers and heat and moisture exchangers. If the volume found using the heat and moisture exchangers was lower than that found with the heated humidifier, an increase in pressure support was initiated during the use of the heat and moisture exchanger until a pressure support value was obtained that enabled the patient to generate a value close to the initial tidal volume obtained with the heated humidifier. The analysis was performed by means of the paired t test, and incremental values were expressed as percentages of increase required.

Results:

A total of 26 patients were evaluated. The use of heat and moisture exchangers increased the respiratory rate and reduced the tidal and minute volumes compared with the use of the heated humidifier. Patients required a 38.13% increase in pressure support to maintain previous volumes when using the heat and moisture exchanger.

Conclusion:

The heat and moisture exchanger changed the tidal and minute volumes and respiratory rate parameters. Pressure support was increased to compensate for these changes.

Keywords:
Respiration, artificial; Humidifiers; Ventilator weaning; Temperature; Intensive care units

INTRODUÇÃO

Durante a respiração, o ar inspirado é aquecido e umidificado ao passar pelas cavidades oral, nasal e faringe. Quando o paciente recebe suporte ventilatório por meio do tubo endotraqueal, estes mecanismos fisiológicos são suprimidos,(11 Rau JL. Humidity and aerosol therapy. In: Barnes TA, editor. Core textbook of respiratory care practice. 2a ed. St. Louis: Mosby; 1994. p. 179-97.

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-77 Barnes SD, Normoyle DA. Failure of ventilation in an infant due to increased resistance of a disposable heat and moisture exchanger. Anesth Analg. 1996;83(1):193.)

É imprescindível o condicionamento dos gases inspirados, de forma a promover o aquecimento e a umidificação adequados.(22 Bonassa J. Umidificação na Ventilação pulmonar mecânica. In: Carvalho WB, Bonassa J, Carvalho CR, Amaral JL, Beppu OS, Auler JO, editors. Atualização em ventilação pulmonar mecânica. 1a ed. São Paulo: Atheneu; 1997. p. 17-29.) As tarefas de umidificação e aquecimento podem ser realizadas tanto ativamente, por meio de umidificadores aquecidos (UA), como passivamente, por meio de trocadores de calor e umidade (HME - heat and moisture exchangers).

Umidificadores aquecidos são bastante utilizados, pois promovem aquecimento e umidificação adequados, porém apresentam algumas desvantagens, como custo,(77 Barnes SD, Normoyle DA. Failure of ventilation in an infant due to increased resistance of a disposable heat and moisture exchanger. Anesth Analg. 1996;83(1):193.

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-1414 Ricard JD, Boyer A, Dreyfuss D. The effect of humidification on the incidence of ventilator-associated pneumonia. Respir Care Clin N Am. 2006;12(2):263-73.) condensação do vapor d'água no circuito de ventilação e no reservatório, e potencial de contaminação bacteriana,(88 Branson RD, Davis K Jr, Campbell RS, Johnson DJ, Porembka DT. Humidification in the intensive care unit. Prospective study of a new protocol utilizing heated humidification and a hygroscopic condenser humidifier. Chest. 1993;104(6):1800-5.,1515 Craven DE, Goularte TA, Make BJ. Contaminated condensate in mechanical ventilator circuits. A risk factor for nosocomial pneumonia? Am Rev Respir Dis. 1984;129(4):625-8.,1616 Shelly MP. The humidification and filtration functions of the airways. Respir Care Clin N Am. 2006;12(2):139-48.) necessitando ainda de fornecimento de energia(1515 Craven DE, Goularte TA, Make BJ. Contaminated condensate in mechanical ventilator circuits. A risk factor for nosocomial pneumonia? Am Rev Respir Dis. 1984;129(4):625-8.) e constante suprimento de água.(99 Holt TO. Aerosol generators and humidifiers. In: Barnes TA, editor. Core textbook of respiratory care practice. 2a ed. St. Louis: Mosby; 1994. p. 441-84.,1717 Branson RD, Campbell RS, Johannigman JA, Ottaway M, Davis K Jr, Luchette FA, et al. Comparison of conventional heated humidification with a new active hygroscopic heat and moisture exchanger in mechanically ventilated patients. Respir Care. 1999;44(8):912-7.,1818 Nishimura M, Nishijima MK, Okada T, Taenaka N, Yoshiya I. Comparison of flow-resistive work load due to humidifying devices. Chest. 1990;97(3):600-4.)

O uso de HME tem aumentado recentemente, visando à redução da perda de água e da condensação da mesma no circuito do ventilador, além de oferecer outras vantagens, como baixo custo,(88 Branson RD, Davis K Jr, Campbell RS, Johnson DJ, Porembka DT. Humidification in the intensive care unit. Prospective study of a new protocol utilizing heated humidification and a hygroscopic condenser humidifier. Chest. 1993;104(6):1800-5.

9 Holt TO. Aerosol generators and humidifiers. In: Barnes TA, editor. Core textbook of respiratory care practice. 2a ed. St. Louis: Mosby; 1994. p. 441-84.

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12 Boots RJ, Howe S, George N, Harris FM, Faoagali J. Clinical utility of hygroscopic heat and moisture exchangers in intensive care patients. Crit Care Med. 1997;25(10):1707-12.

13 Lacherade JC, Auburtin M, Cerf C, Van de Louw A, Soufir L, Rebufat Y, et al. Impact of humidification systems on ventilator-associated pneumonia: a randomized multicenter trial. Am J Respir Crit Care Med. 2005;172(10):1276-82.
-1414 Ricard JD, Boyer A, Dreyfuss D. The effect of humidification on the incidence of ventilator-associated pneumonia. Respir Care Clin N Am. 2006;12(2):263-73.,1919 Branson RD, Davis K Jr, Brown R, Rashkin M. Comparison of three humidification techniques during mechanical ventilation: patient selection, cost, and infection considerations. Respir Care. 1996;41(9):809-16.) facilidade de uso,(1515 Craven DE, Goularte TA, Make BJ. Contaminated condensate in mechanical ventilator circuits. A risk factor for nosocomial pneumonia? Am Rev Respir Dis. 1984;129(4):625-8.) papel de filtro microbiológico(1919 Branson RD, Davis K Jr, Brown R, Rashkin M. Comparison of three humidification techniques during mechanical ventilation: patient selection, cost, and infection considerations. Respir Care. 1996;41(9):809-16.

20 Chiaranda M, Verona L, Pinamonti O, Dominioni L, Minoja G, Conti G. Use of heat and moisture exchanging (HME) filters in mechanically ventilated ICU patients: influence on airway flow-resistance. Intensive Care Med. 1993;19(8):462-6.
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-2525 Markowicz P, Ricard JD, Dreyfuss D, Mier L, Brun P, Coste F, et al. Safety, efficacy, and cost-effectiveness of mechanical ventilation with humidifying filters changed every 48 hours: a prospective, randomized study. Crit Care Med. 2000;28(3):665-71.) que basicamente retêm a umidade e o calor durante a expiração e, então, os liberam para o ar seco inspirado, retornando o aquecimento e a umidade para as vias aéreas do paciente.(22 Bonassa J. Umidificação na Ventilação pulmonar mecânica. In: Carvalho WB, Bonassa J, Carvalho CR, Amaral JL, Beppu OS, Auler JO, editors. Atualização em ventilação pulmonar mecânica. 1a ed. São Paulo: Atheneu; 1997. p. 17-29.,99 Holt TO. Aerosol generators and humidifiers. In: Barnes TA, editor. Core textbook of respiratory care practice. 2a ed. St. Louis: Mosby; 1994. p. 441-84.,1010 Hess DR, Branson RD. Humidification. In: Branson RD, Hess DR, Chatburn RL, editors. Respiratory care equipment. 2a ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 1999. p. 101-32.,2626 Hurni JM, Feihl F, Lazor R, Leuenberger P, Perret C. Safety of combined heat and moisture exchanger filters in long-term mechanical ventilation. Chest. 1997;111(3):686-91.

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28 Conti G, De Blasi RA, Rocco M, Pelaia P, Antonelli M, Bufi M, et al. Effects of the heat-moisture exchangers on dynamic hyperinflation of mechanically ventilated COPD patients. Intensive Care Med. 1990;16(7):441-3.
-2929 Mebius C. A comparative evaluation of disposable humidifiers. Acta Anaesthesiol Scand. 1983;27(5):403-9.)

Devemos ter cuidado ao usar um HME, pois ele pode adicionar uma excessiva carga resistiva em doentes críticos e pacientes debilitados, especialmente quando um alto fluxo é associado com uso prolongado. A adição de carga respiratória imposta pelo HME pode ser substancial para estes pacientes, causando fadiga muscular respiratória e consequente falência ventilatória, ou interferir no desmame.(2222 Ploysongsang Y, Branson R, Rashkin MC, Hurst JM. Pressure flow characteristics of commonly used heat-moisture exchangers. Am Rev Respir Dis. 1988;138(3):675-8.)

Os HME podem causar problemas clínicos, que contraindicam seu uso. Complicações associadas com seu uso incluem aumento da resistência,(2222 Ploysongsang Y, Branson R, Rashkin MC, Hurst JM. Pressure flow characteristics of commonly used heat-moisture exchangers. Am Rev Respir Dis. 1988;138(3):675-8.,3030 Hedley RM, Allt-Graham J. A comparison of the filtration properties of heat and moisture exchangers. Anaesthesia. 1992;47(5):414-20.

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37 Pelosi P, Solca M, Ravagnan I, Tubiolo D, Ferrario L, Gattinoni L. Effects of heat and moisture exchangers on minute ventilation, ventilatory drive, and work of breathing during pressure-support ventilation in acute respiratory failure. Crit Care Med. 1996;24(7):1184-8.
-3838 Lellouche F, Maggiore SM, Deye N, Taillé S, Pigeot J, Harf A, et al. Effect of the humidification device on the work of breathing during noninvasive ventilation. Intensive Care Med. 2002;28(11):1582-9.) e hipercapnia, devido ao aumento do espaço morto.(2727 Thomachot L, Viviand X, Boyadjiev I, Vialet R, Martin C. The combination of a heat and moisture exchanger and a Booster: a clinical and bacteriological evaluation over 96 h. Intensive Care Med. 2002;28(2):147-53.,3232 Iotti GA, Olivei MC, Palo A, Galbusera C, Veronesi R, Comelli A, et al. Unfavorable mechanical effects of heat and moisture exchangers in ventilated patients. Intensive Care Med. 1997;23(4):399-405.,3333 Briassoulis G, Paraschou D, Hatzis T. Hypercapnia due to a heat and moisture exchanger. Intensive Care Med. 2000;26(1):147.,3535 Chabanne R, Perbet S, Futier E, Ben Said NA, Jaber S, Bazin JE, et al. Impact of the anesthetic conserving device on respiratory parameters and work of breathing in critically ill patients under light sedation with sevoflurane. Anesthesiology. 2014 Oct;121(4):808-16,3939 Le Bourdellès G, Mier L, Fiquet B, Djedaïni K, Saumon G, Coste F, et al. Comparison of the effects of heat and moisture exchangers and heated humidifiers on ventilation and gas exchange during weaning trials from mechanical ventilation. Chest. 1996;110(5):1294-8.

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42 Prat G, Renault A, Tonnelier JM, Goetghebeur D, Oger E, Boles JM, et al. Influence of the humidification device during acute respiratory distress syndrome. Intensive Care Med. 2003;29(12):2211-5.
-4343 Campbell RS, Davis K Jr, Johannigman JA, Branson RD. The effects of passive humidifier dead space on respiratory variables in paralyzed and spontaneously breathing patients. Respir Care. 2000;45(3):306-12.)

Os determinantes da pressão resistiva em pacientes ventilados mecanicamente incluem não somente a resistência das vias aéreas do paciente e o fluxo inspiratório, mas também a resistência de partes do ventilador, do tubo endotraqueal e do HME.(3131 Manthous CA, Schmidt GA. Resistive pressure of a condenser humidifier in mechanically ventilated patients. Crit Care Med. 1994;22(11):1792-5.) Os HME com grande espaço morto podem causar impacto negativo na função respiratória de pacientes ventilando espontaneamente pelo aumento do trabalho respiratório, ou levar à retenção de dióxido de carbono (CO2) em pacientes curarizados.(4343 Campbell RS, Davis K Jr, Johannigman JA, Branson RD. The effects of passive humidifier dead space on respiratory variables in paralyzed and spontaneously breathing patients. Respir Care. 2000;45(3):306-12.)

O impacto clínico direto disto pode ser visto, por exemplo, durante o desmame do ventilador mecânico, quando, se a adição do espaço morto alterar a ventilação alveolar, a eficiência da ventilação espontânea pode ser prejudicada,(2121 Girault C, Breton L, Richard JC, Tamion F, Vandelet P, Aboab J, et al. Mechanical effects of airway humidification devices in difficult to wean patients. Crit Care Med. 2003;31(5):1306-11.,3939 Le Bourdellès G, Mier L, Fiquet B, Djedaïni K, Saumon G, Coste F, et al. Comparison of the effects of heat and moisture exchangers and heated humidifiers on ventilation and gas exchange during weaning trials from mechanical ventilation. Chest. 1996;110(5):1294-8.) influindo, assim, no processo de desmame. Estes efeitos adversos da adição do espaço morto relacionados ao HME podem ser ainda mais pronunciados em pacientes já com baixo volume corrente (VC) e/ou com pressão parcial de dióxido de carbono (PaCO2) alta.(4040 Jaber S, Chanques G, Matecki S, Ramonatxo M, Souche B, Perrigault PF, et al. Comparison of the effects of heat and moisture exchangers and heated humidifiers on ventilation and gas exchange during non-invasive ventilation. Intensive Care Med. 2002;28(11):1590-4.)

As alterações causadas no volume-minuto, quando o HME é utilizado nos pacientes em ventilação espontânea, devem ser levadas em conta durante a dificuldade do desmame, e cuidados devem ser tomados, pois, muitas vezes, temos que aumentar os parâmetros ventilatórios para compensar a presença do HME. Este aumento da pressão e do volume eleva o risco de barotrauma e volutrauma em pacientes que têm as mais graves alterações na mecânica respiratória.(4444 Iotti GA, Olivei MC, Braschi A. Mechanical effects of heat- moisture exchangers in ventilated patients. Crit Care. 1999;3(5):R77-82.)

Não encontramos estudos que quantifiquem o aumento de pressão de suporte necessário para minimizar os efeitos adversos do HME. Por este motivo, buscamos avaliar as possíveis alterações do VC, do volume-minuto e da frequência respiratória, causadas pela utilização do HME em pacientes submetidos à ventilação mecânica na modalidade pressão de suporte, e avaliar a variação de pressão de suporte necessária para compensar o efeito causado pelo espaço morto do HME.

MÉTODOS

Trata-se de uma pesquisa de intervenção autocontrolada em humanos, de campo, prospectiva, com análise quantitativa, aprovada pelo Comitê de Ética e Pesquisa (protocolo 43.122), realizada na unidade de terapia intensiva (UTI) adulto do Hospital Geral de Carapicuíba, no Estado de São Paulo. Foram avaliados 26 pacientes, de ambos os sexos. Foram incluídos pacientes submetidos à ventilação mecânica invasiva por meio de cânula endotraqueal ou traqueostomia; ventilados na modalidade ventilatória pressão de suporte; e que apresentassem estabilidade hemodinâmica. Presença de agitação psicomotora de qualquer origem; uso de sedativos; necessidade de pressão positiva expiratória final (PEEP) maior ou igual a 15cmH2O; alterações hidroeletrolíticas ou metabólicas que interferissem no ritmo respiratório do paciente; ritmos respiratórios patológicos; fístula broncopleural (caracterizada pelo borbulhamento do dreno pleural) e hiperreatividade brônquica foram critérios de exclusão. Foram mensurados volume-minuto, VC e frequência respiratória em duas situações: na primeira, os pacientes receberam umidificação e aquecimento dos gases por meio de UA; na segunda, pelo HME - sempre com o uso do intermediário que acompanha estes dispositivos.

A mensuração foi realizada após 30 minutos do atendimento fisioterapêutico, que ocorria diariamente na UTI, e compreendeu manobras de higiene brônquica, aspiração e posicionamento em decúbito dorsal elevado a 45°, principalmente para evitar a interferência da presença de secreções nos valores encontrados durante a coleta dos dados.

Antes da mensuração dos dados desejados, todos os parâmetros ventilatórios foram anotados, com cada um dos sistemas de umidificação e aquecimento utilizados, além da gasometria, da frequência cardíaca, da pressão arterial e da saturação de oxigênio.

O protocolo consistiu na utilização de UA, inicialmente, seguido pelo uso do HME (Hygrobac S, Tyco, Italy) com traqueia (intermediário de 15cm) no mesmo paciente. O HME utilizado no momento das medidas era novo, com peso de 30g, espaço morto de 45mL, resistência de 2,5cmH2O/L/s e recomendado para VC maiores que 150mL. O UA foi ligado e instalado antes do ramo inspiratório do paciente, o intermediário utilizado foi posicionado entre a cânula endotraqueal e o Y do circuito ventilatório. O HME foi posicionado entre o Y do circuito ventilatório e a cânula endotraqueal, e, como acompanhado pelo intermediário, o último foi posicionado entre o HME e a cânula endotraqueal.

A cada troca de dispositivo para umidificação, foram aguardados 5 minutos para iniciar as medidas. As medidas de VC e volume-minuto foram realizadas a partir do uso de um ventilômetro (Ferraris Mark 8, England) na válvula exalatória por 1 minuto, quando também se verificava a frequência respiratória. Caso o ventilador apresentasse bias flow com sensibilidade a fluxo que não possibilitasse sua desativação, o paciente era excluído do estudo.

Após a primeira medida com uso de UA, os valores encontrados eram anotados para, posteriormente, servirem de parâmetro para continuidade das medidas do estudo. Caso o VC encontrado com uso de HME fosse menor que o achado com UA, iniciava-se a outra parte do estudo, que compreendia o aumento da pressão de suporte de 1 em 1cmH2O com o uso de HME, até que fosse encontrado um valor de pressão de suporte que possibilitasse ao paciente gerar um valor com diferença menor que 10% do VC inicial com UA. Foram ainda observadas as compensações respiratórias apresentadas pelo paciente (como aumento da frequência respiratória). Nesta fase, a cada aumento de 1cmH2O na pressão de suporte, aguardamos 5 minutos para realizar as medidas.

Ao final da coleta de dados, os pacientes retornavam ao dispositivo de condicionamento dos gases inspirados e aos parâmetros ventilatórios prévios ao estudo.

Análise dos dados

Os dados de tempo de ventilação mecânica foram expressos em mediana e intervalo interquartil, e os outros dados numéricos foram expressos em média e erro padrão. Os dados foram testados para a normalidade com o teste de Shapiro-Wilk. A comparação entre os grupos que utilizaram UA e HME, nas avaliações do volume-minuto, VC, frequência respiratória e pressão de suporte, foi realizada pelo teste t pareado. Foi utilizado o pacote estatístico SigmaStat 11.0 para Windows, e estabeleceu-se, para fins de significância estatística, o valor de p < 0,05.

RESULTADOS

Foram selecionados 26 pacientes na UTI geral de um hospital de grande porte de São Paulo. As características clínicas dos pacientes são apresentadas na tabela 1.

Tabela 1
Características clínicas dos pacientes

Na figura 1A são mostrados os valores de VC com o uso do UA e do HME. Houve diminuição do VC nos pacientes quando utilizado o HME (398,3 ± 35,3mL) comparado com o UA (514,1 ± 32,2mL), apresentando diferença de 115,8 ± 14,5mL entre o uso dos dois dispositivos (p < 0,001).

Figura 1
Valores de volume corrente (A), frequência respiratória (B) e volume-minuto (C) na avaliação dos pacientes que utilizaram os dispositivos umidificador aquecido e trocador de calor e umidade.

UA - umidificadores aquecidos; HME - trocador de calor e umidade. * p < 0,001, quando comparado com a utilização do umidificador aquecido.


Na figura 1B são mostrados os valores de frequência respiratória com o uso do UA e HME. Houve aumento da frequência respiratória dos pacientes quando utilizado o dispositivo HME (18,0 ± 0,7rpm) comparado com o UA (16,0 ± 0,5rpm), apresentando uma diferença de 2,03 ± 0,4rpm entre o uso dos dois dispositivos (p < 0,001).

Na figura 1C são mostrados os valores do volume-minuto com o uso do UA e HME. Houve uma diminuição do volume-minuto nos pacientes quando utilizado o dispositivo HME (7,14 ± 0,4L/minuto) comparado com o UA (8,14 ± 0,4L/minuto), apresentando diferença de 1,0 ± 0,2L/minuto entre o uso dos dois dispositivos (p < 0,001).

Na figura 2, são mostrados os valores de ajustes da pressão de suporte para manter o VC basal com o uso de UA, quando avaliados utilizando o HME. Houve necessidade de aumento da pressão de suporte quando utilizado o dispositivo HME (16,3 ± 1,2cmH2O) quando comparado com o UA (11,8 ± 0,7cmH2O) para manter o VC basal. Foi necessário, então, um aumento de 4,5 ± 0,7cmH2O da pressão de suporte - aproximadamente 38,13% do valor basal (p < 0,001).

Figura 2
Valores de pressão de suporte necessários para manter o volume corrente basal com o uso do umidificador aquecido na avaliação dos pacientes que utilizaram o trocador de calor e umidade.

UA - umidificadores aquecidos; HME - trocador de calor e umidade. * p < 0,001, quando comparado com a utilização do umidificador aquecido.


DISCUSSÃO

Os dispositivos de umidificação utilizados em pacientes ventilados mecanicamente são ocasionalmente ignorados quando se determina a mecânica do sistema respiratório. Este fato pode levar a uma terapia desnecessária e ainda ser responsável pela lentificação da transição para respiração espontânea. Nós avaliamos as alterações do VC, volume-minuto e da frequência respiratória de pacientes com via aérea artificial, ventilados na modalidade pressão de suporte, e que recebiam umidificação e aquecimento pelo HME. Como nosso objetivo era saber se o HME interferia nas medidas de VC, volume-minuto e frequência respiratória, quando inserido entre o tubo endotraqueal e o circuito do ventilador mecânico, e o quanto precisaríamos aumentar a pressão de suporte para alcançarmos o valor inicial destes parâmetros, precisávamos dos valores sem a utilização do HME; ainda, para que o paciente não ficasse sem nenhum sistema de umidificação e aquecimento, a medida inicial foi feita com o UA. Nosso estudo mostrou que, ao usar o HME nestes pacientes, foi necessário um incremento de 38,13% da pressão de suporte basal.

Em estudo anterior, foi construído um sistema respiratório analógico utilizando modelo mecânico para simular situações normais e de alta demanda. Foram simulados três diferentes níveis de esforço inspiratório para calcular a resistência imposta pelo HME. As medidas foram obtidas com o HME seco e saturado. A resistência aumentou com a saturação do HME, porém apresentou pouco aumento em resposta ao aumento do fluxo.(3434 Lucato JJ, Tucci MR, Schettino GP, Adams AB, Fu C, Forti G Jr, et al. Evaluation of resistance in 8 different heat and moisture exchangers: effects of saturation and flow rate/profile. Respir Care. 2005;50(5):636-43.)

Wong et al., em revisão sistemática(4545 Wong CY, Shakir AA, Farboud A, Whittet HB. Active versus passive humidification for self-ventilating tracheostomy and laryngectomy patients: a systematic review of the literature. Clin Otolaryngol. 2016;41(6):646-51.) para identificarem o melhor sistema de umidificação para pacientes traqueostomizados respirando espontaneamente, obtiveram o HME como escolha preferida de umidificação, por reduzir complicações pulmonares e melhorar a colaboração do paciente.

Lucato et al.(4646 Lucato JJ, Nogueira da Cunha TM, Rocha SS, Palmieri de Carvalho FM, Botega DC, Torquato JA, et al. Influence of heat and moisture exchanger use on measurements performed with manovacuometer and respirometer in healthy adults. Multidiscip Respir Med. 2015;11:1.) recentemente realizaram estudo no qual avaliaram a capacidade vital e a pressão inspiratória máxima de 20 adultos jovens saudáveis em duas situações: com e sem o HME acoplado ao ventilômetro ou manovacuômetro. O uso do HME não modificou os volumes pulmonares e nem a força dos músculos respiratórios, podendo ser usado com segurança nestes aparelhos, com o intuito de diminuir a ocorrência de infecção pulmonar.

Apesar de não encontrarmos em nossos estudos anteriores aumento significativo da resistência(3434 Lucato JJ, Tucci MR, Schettino GP, Adams AB, Fu C, Forti G Jr, et al. Evaluation of resistance in 8 different heat and moisture exchangers: effects of saturation and flow rate/profile. Respir Care. 2005;50(5):636-43.) e nem modificação no volume pulmonar e força muscular com o uso do HME,(4646 Lucato JJ, Nogueira da Cunha TM, Rocha SS, Palmieri de Carvalho FM, Botega DC, Torquato JA, et al. Influence of heat and moisture exchanger use on measurements performed with manovacuometer and respirometer in healthy adults. Multidiscip Respir Med. 2015;11:1.) outros trabalhos mostram que a resistência ao fluxo de gás ao longo de um HME aumenta com a elevação da densidade do material,(1010 Hess DR, Branson RD. Humidification. In: Branson RD, Hess DR, Chatburn RL, editors. Respiratory care equipment. 2a ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 1999. p. 101-32.,2020 Chiaranda M, Verona L, Pinamonti O, Dominioni L, Minoja G, Conti G. Use of heat and moisture exchanging (HME) filters in mechanically ventilated ICU patients: influence on airway flow-resistance. Intensive Care Med. 1993;19(8):462-6.) podendo aumentar também com a elevação do fluxo(2222 Ploysongsang Y, Branson R, Rashkin MC, Hurst JM. Pressure flow characteristics of commonly used heat-moisture exchangers. Am Rev Respir Dis. 1988;138(3):675-8.,4747 Unal N, Kanhai JK, Buijk SL, Pompe JC, Holland WP, Gultuna I, et al. A novel method of evaluation of three heat-moisture exchangers in six different ventilator settings. Intensive Care Med. 1998;24(2):138-46.) e com a duração de seu uso.(2222 Ploysongsang Y, Branson R, Rashkin MC, Hurst JM. Pressure flow characteristics of commonly used heat-moisture exchangers. Am Rev Respir Dis. 1988;138(3):675-8.,3030 Hedley RM, Allt-Graham J. A comparison of the filtration properties of heat and moisture exchangers. Anaesthesia. 1992;47(5):414-20.,3131 Manthous CA, Schmidt GA. Resistive pressure of a condenser humidifier in mechanically ventilated patients. Crit Care Med. 1994;22(11):1792-5.,3434 Lucato JJ, Tucci MR, Schettino GP, Adams AB, Fu C, Forti G Jr, et al. Evaluation of resistance in 8 different heat and moisture exchangers: effects of saturation and flow rate/profile. Respir Care. 2005;50(5):636-43.,4848 Morgan-Hughes NJ, Mills GH, Northwood D. Air flow resistance of three heat and moisture exchanging filter designs under wet conditions: implications for patient safety. Br J Anaesth. 2001;87(2):289-91.,4949 Branson RD, Davis K Jr. Evaluation of 21 passive humidifiers according to the ISO 9360 standard: moisture output, dead space, and flow resistance. Respir Care. 1996;41(8):736-43.) Este aumento da resistência no circuito do ventilador pode levar a uma avaliação incorreta da mecânica do sistema respiratório, a uma terapêutica não apropriada (broncodilatadores) ou a uma dificuldade no desmame da ventilação mecânica,(3131 Manthous CA, Schmidt GA. Resistive pressure of a condenser humidifier in mechanically ventilated patients. Crit Care Med. 1994;22(11):1792-5.) além de aumentar o trabalho da respiração do paciente.(1818 Nishimura M, Nishijima MK, Okada T, Taenaka N, Yoshiya I. Comparison of flow-resistive work load due to humidifying devices. Chest. 1990;97(3):600-4.,3131 Manthous CA, Schmidt GA. Resistive pressure of a condenser humidifier in mechanically ventilated patients. Crit Care Med. 1994;22(11):1792-5.,5050 Uchiyama A, Yoshida T, Yamanaka H, Fujino Y. Estimation of tracheal pressure and imposed expiratory work of breathing by the endotracheal tube, heat and moisture exchanger, and ventilator during mechanical ventilation. Respir Care. 2013;58(7):1157-69.)

O uso do HME determina aumento do espaço morto em uma quantidade igual ao seu volume interno. Para manter a ventilação alveolar normal, na presença de aumento do espaço morto relacionado ao uso do HME, o paciente deve aumentar a frequência respiratória, o VC ou ambos.(1010 Hess DR, Branson RD. Humidification. In: Branson RD, Hess DR, Chatburn RL, editors. Respiratory care equipment. 2a ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 1999. p. 101-32.,2121 Girault C, Breton L, Richard JC, Tamion F, Vandelet P, Aboab J, et al. Mechanical effects of airway humidification devices in difficult to wean patients. Crit Care Med. 2003;31(5):1306-11.,4343 Campbell RS, Davis K Jr, Johannigman JA, Branson RD. The effects of passive humidifier dead space on respiratory variables in paralyzed and spontaneously breathing patients. Respir Care. 2000;45(3):306-12.) Quando os pacientes são capazes de aumentar a frequência respiratória e o VC, o CO2 arterial permanece constante. Quando os pacientes são incapazes de aumentar o volume-minuto, por conta de fraqueza ou fadiga da musculatura respiratória, ou em pacientes curarizados, a concentração de CO2 aumenta.(1010 Hess DR, Branson RD. Humidification. In: Branson RD, Hess DR, Chatburn RL, editors. Respiratory care equipment. 2a ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 1999. p. 101-32.,3333 Briassoulis G, Paraschou D, Hatzis T. Hypercapnia due to a heat and moisture exchanger. Intensive Care Med. 2000;26(1):147.,3535 Chabanne R, Perbet S, Futier E, Ben Said NA, Jaber S, Bazin JE, et al. Impact of the anesthetic conserving device on respiratory parameters and work of breathing in critically ill patients under light sedation with sevoflurane. Anesthesiology. 2014 Oct;121(4):808-16,4343 Campbell RS, Davis K Jr, Johannigman JA, Branson RD. The effects of passive humidifier dead space on respiratory variables in paralyzed and spontaneously breathing patients. Respir Care. 2000;45(3):306-12.)

No atual estudo, 26 pacientes foram avaliados quanto as alterações no VC, volume-minuto e frequência respiratória com o uso do UA e HME. Houve diminuição do VC nos pacientes quando utilizado o HME, comparado com o uso do UA. Corroborando nosso estudo, Siqueira et al.(5151 Siqueira TB, Costa JC, Tavares IC, Torres PM, Andrade Mdo A, França EÉ, et al Respiratory mechanics of neurological patients undergoing mechanical ventilation under water heated humidifier and a heat exchanger filter model. Rev Bras Ter Intensiva. 2010;22(3):264-9.) submeteram 31 pacientes neurocríticos à ventilação, recebendo duas formas de umidificação (HME e UA) de maneira aleatória. Foram avaliados VC, pico de fluxo inspiratório e expiratório, complacência estática, e dinâmica e resistência do sistema respiratório. O HME promoveu redução do VC, pico de fluxo inspiratório e expiratório, e complacência dinâmica, além do aumento de resistência do sistema respiratório.

Ainda, em nosso estudo, observamos aumento da frequência respiratória e diminuição do volume-minuto nos pacientes, quando utilizado o dispositivo HME comparado com o uso do UA. Porém Boyer et al.(5252 Boyer A, Vargas F, Hilbert G, Gruson D, Mousset-Hovaere M, Castaing Y, et al. Small dead space heat and moisture exchangers do not impede gas exchange during noninvasive ventilation: a comparison with a heated humidifier. Intensive Care Med. 2010;36(8):1348-54.) avaliaram os efeitos do HME e do UA na frequência respiratória, no volume-minuto, concentração de dióxido de carbono (ETCO2), na saturação de oxigênio, pressão de oclusão nas vias aéreas (P0,1) e na percepção de conforto durante a ventilação mecânica não invasiva (VMNI), não observando diferença entre UA e HME em nenhum dos parâmetros estudados. O aumento da frequência respiratória dos pacientes do nosso estudo não foi suficiente para manter o volume-minuto, que diminuiu devido à significante redução do VC.

Já o estudo de Jaber et al.,(4040 Jaber S, Chanques G, Matecki S, Ramonatxo M, Souche B, Perrigault PF, et al. Comparison of the effects of heat and moisture exchangers and heated humidifiers on ventilation and gas exchange during non-invasive ventilation. Intensive Care Med. 2002;28(11):1590-4.) também em VMNI, concluiu que, durante a VMNI, o aumento do espaço morto pode afetar negativamente a função ventilatória e a troca de gás. O uso do HME pode levar a um relevante aumento da PaCO2, apesar do significante aumento do volume-minuto. Nesse estudo, não se mediu o trabalho da respiração, mas a P0,1, que aumentou significantemente quando o HME foi adicionado no circuito ventilatório, sugerindo que ele pode alterar a eficiência da VMNI em alguns pacientes, especialmente nos muito debilitados. O aumento do volume-minuto, resultante do espaço morto adicional, e o aumento da P0,1 podem levar a uma sobrecarga dos músculos respiratórios. Considerando os estudos citados, o aumento da frequência respiratória dos pacientes no presente estudo não foi suficiente para manter o volume-minuto, porque houve diminuição do VC, provavelmente por uma resposta ao aumento da resistência imposta pelo dispositivo.

Girault et al.(2121 Girault C, Breton L, Richard JC, Tamion F, Vandelet P, Aboab J, et al. Mechanical effects of airway humidification devices in difficult to wean patients. Crit Care Med. 2003;31(5):1306-11.) também observaram que, em pacientes com falência respiratória crônica, o tipo de umidificação das vias aéreas pode influenciar negativamente na eficácia mecânica da ventilação. Eles avaliaram o desempenho de um UA e de um HME na atividade do músculo diafragma, no padrão respiratório, na troca gasosa e no conforto respiratório durante o desmame da ventilação mecânica, usando ventilação com pressão de suporte. Em seus resultados, observaram que o HME aumentou significantemente todas as variáveis de esforço respiratório (trabalho inspiratório da respiração, produto pressão tempo, mudanças na pressão esofágica e transdiafragmática, e PEEP intrínseca dinâmica), além de produzir um aumento da PaCO2, que foi insuficientemente compensado pelo aumento no volume-minuto. Estes efeitos foram contrabalanceados com o aumento no nível da pressão de suporte, o que corrobora o nosso estudo, mostrando que foi necessário o aumento da pressão de suporte quando utilizado o dispositivo HME (16,3 ± 1,2cmH2O) quando comparado com o UA (11,8 ± 0,7cmH2O) para manter o VC basal. Portanto, houve necessidade de um aumento de 4,5 ± 0,7cmH2O da pressão de suporte, o que corresponde a aproximadamente 38,13% do valor basal.

O impacto clínico direto do uso do HME pode ser visto durante o desmame do ventilador mecânico. Se a adição do espaço morto alterar a ventilação alveolar, a eficiência da ventilação espontânea pode ser prejudicada, influindo no processo de desmame.

Quando o paciente está em processo de desmame, é importante levar em conta não somente o tubo endotraqueal e o ventilador mecânico, mas também a carga de trabalho adicional imposta por um HME.

O presente estudo possui como limitação a não avaliação do gradiente de temperatura entre o ar ambiente e o traqueal dos pacientes avaliados, o que poderia alterar o desempenho de umidificação e aquecimento do HME, ou até mesmo a resistência do sistema respiratório. Roustan et al.(5353 Roustan JP, Kienlen J, Aubas P, Aubas S, du Cailar J. Comparison of hydrofobic heat and moisture exchangers with heated humidifier during prolonged mechanical ventilation. Intensive Care Med. 1992;18(2):97-100.) observaram que o desempenho de um HME hidrofóbico depende da temperatura ambiente, pois a alta temperatura ambiente reduz o gradiente térmico entre os dois lados do HME. Neste sentido, Thomachot et al.(5454 Thomachot L, Vialet R, Viguier JM, Sidier B, Roulier P, Martin C. Efficacy of heat and moisture exchangers after changing every 48 hours rather than 24 hours. Crit Care Med. 1998;26(3):477-81.) avaliaram dez pacientes sedados, que foram ventilados por três períodos consecutivos de 24 horas com um umidificar aquecido, HME hidrofóbico e HME higroscópico, e mostraram que as medidas de temperatura traqueal não revelaram diferenças na temperatura do ar ambiente. O aumento da resistência, neste aspecto, parece estar relacionado a altas temperaturas, por elevar a umidade e a oclusão do dispositivo em uso prolongado. Diante disto, apesar desta limitação, ressaltamos que todos os pacientes foram avaliados no mesmo período com o uso dos dois dispositivos e na mesma temperatura ambiente. Ressaltamos também que, para evitar a interferência de oclusões ou saturação do HME, este dispositivo era sempre novo para a avaliação.

Outra limitação do nosso estudo foi ter tomado como base outros estudos que levaram em consideração apenas o tempo de 5 minutos, com a justificativa de adaptação sensitiva do centro respiratório pelo oxigênio e pelo CO2,(5555 Rialp G, Raurich JM, Llompart-Pou JA, Avestarán I. Role of respiratory drive in hyperoxia-induced hypercapnia in ready-to-wean subjects with COPD. Respir Care. 2015;60(3):328-34.,5656 Boniatti MM, Cardoso PR, Castilho RK, Vieira SR. Acid-base disorders evaluation in critically ill patients: we can improve our diagnostic ability. Intensive Care Med. 2009;35(8):1377-82.) entretanto tiramos o paciente de uma condição de equilíbrio pressórico e volumétrico para uma condição de transição, na qual não sabemos o tempo necessário para o novo equilíbrio. Portanto, existe a possibilidade de os 5 minutos de avaliação não constituírem o tempo suficiente para a estabilização das adequações ventilatórias necessárias neste tipo de situação.

CONCLUSÃO

O uso do trocador de calor e umidade alterou os parâmetros do volume corrente, do volume-minuto e da frequência respiratória. Foi necessário um aumento da pressão de suporte para compensar estas alterações.

  • Editor responsável: Leandro Utino Taniguchi

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Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    Apr-Jun 2017

Histórico

  • Recebido
    22 Set 2016
  • Aceito
    03 Fev 2017
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