UTI-Club #9: ventilación mecánica para principiantes

Nuevamente, la pandemia causada por COVID-19 nos convoca.

Es de público conocimiento que en varios países del mundo, la capacidad de las terapias intensivas se ha visto desbordada. Además, ha sido tal la cantidad de pacientes que requirieron ventilación mecánica que la cantidad de respiradores (o ventiladores) disponibles ha sido muchas veces insuficiente (han circulado distintos vídeos en las redes sociales donde se muestra como «optimizar» los ahora escasos recursos disponibles, lo que ha sido cuestionado por algunas organizaciones locales). En la Argentina, han surgido iniciativas para intentar aumentar la disponibilidad de respiradores (ya sea fomentando su fabricación o suspendiendo la exportación de los producidos a nivel local; mención especial al #ProyectoRespirAR @RespirAr2020). En este más que complicado contexto, los y las intensivistas (supuestos/as expertos/as en ventilación mecánica) pueden verse sobrepasados/as en sus tareas, llegando a requerir ayuda asistencial de colegas no habituados a la terapia intensiva (y mucho menos a la ventilación mecánica) como medida de último recurso.

Por todo lo antedicho, es que armamos el siguiente posteo: ventilación mecánica para principiantes. Desde ya que la intención no es abarcar todos los conceptos teóricos sino, por el contrario, orientar hacia aspectos prácticos. Estamos pensando en aquel profesional de la salud que jamás estuvo frente a un paciente ventilado y nunca tocó un respirador. Más allá de la pandemia por el COVID-19, este post podría ser de utilidad para aquellos estudiantes o novatos residentes que dan sus primeros pasos en los cuidados críticos.

INTRODUCCIÓN: ¿para qué sirve la ventilación mecánica?

En primer lugar, es importante aclarar que, en el contexto de la terapia intensiva, la ventilación mecánica es una medida de soporte vital (de sostén) y no necesariamente un tratamiento en sí. Esto implica que, en varias situaciones, la ventilación mecánica acompaña transitoriamente a otros tratamientos que se dan en simultáneo (antimicrobianos, drogas vasoactivas, diálisis, etc) en los pacientes ventilados. En el caso puntual de pacientes con enfermedades neuromusculares o con compromiso del centro respiratorio, la ventilación mecánica constituye un tratamiento crónico esencial, no sólo mientras se encuentra internado sino incluso a nivel domiciliario.

Intentando responder la pregunta de esta introducción, podemos enumerar las principales situaciones clínicas (fuera del quirófano) que llevan a un paciente a requerir ventilación mecánica:
1) Insuficiencia respiratoria hipoxémica (ej: neumonía grave, insuficiencia cardíaca con edema agudo de pulmón, etc) con el objetivo de optimizar el intercambio gaseoso.
2) Shock con falla circulatoria de cualquier causa (ej: shock séptico; aquí la sedación asociada a la ventilación mecánica ponen a descansar a la musculatura respiratoria logrando una menor utilización del oxígeno).
3) Insuficiencia respiratoria hipercápnica (ej: enfermedad de las vías aéreas, pared torácica o enfermedades neuromusculares). No necesariamente en estos casos se requiere oxigenoterapia adicional.
4) Disminución del estado de conciencia (ej: trauma encefálico-cervical, ACV, sobredosis por drogas o anestésicos) para protección de la vía aérea. En algunas situaciones puntuales, el paciente puede requerir sólo intubación orotraqueal sin necesidad de ventilación mecánica.

PRIMERA PARTE: fisiología básica

La ventilación mecánica altera la fisiología normal de la mecánica ventilatoria. En condiciones normales, el movimiento de aire atmosférico hacia dentro de los pulmones y alvéolos sucede por acción de la musculatura respiratoria (que tiene al diafragma como actor principal) cuya contracción genera un aumento en el volumen tanto de la caja torácica como de los pulmones y una caída en la presión alveolar. Este gradiente entre la presión atmosférica y la presión alveolar ahora negativa (o, mejor dicho, subatmosférica) es el que moviliza el aire hacia los pulmones. La espiración (pasiva, no forzada) sucede por el propio retroceso elástico pulmonar al relajarse la musculatura inspiratoria.

Por el contrario, en un paciente sometido a ventilación mecánica, el flujo inspiratorio de aire se da por un gradiente de presión entre el ventilador, que genera presión positiva, y la presión alveolar (la atmósfera queda excluida del circuito). Este hecho tiene consecuencias fundamentales (favorables y desfavorables) sobre el aparato cardiovascular en relación a complejas interacciones cardiopulmonares.

La magnitud del gradiente de presión que debe generarse para inspirar depende del componente resistivo y del componente elástico del sistema respiratorio (ambos componentes de la impedancia del sistema respiratorio). Para entender esto, pensemos al sistema respiratorio como un tubo (las vías aéreas) que conecta con un globo (los alvéolos) y al ventilador mecánico como un émbolo que empuja hacia abajo (ver figura más abajo). El aire ingresará si la fuerza generada por el émbolo es capaz de superar la resistencia generada por el tubo (en términos clínicos, la resistencia de las vías aéreas, responsable del componente resistivo). Además, la fuerza (presión) del émbolo debe ser suficiente como para poder deformar al globo (es decir, aumentar el volumen pulmonar). Nuevamente en términos clínicos, los cambios de volumen secundarios a los cambios de presión se denominan distensibilidad o compliance del sistema respiratorio (caja torácica y pulmones), responsable del componente elástico.

El ingreso de un determinado volumen de aire a los pulmones requiere la aplicación de ciertas presiones. Como se observa en la figura, partiendo de un pulmón colapsado (volumen residual; VR) se requieren acentuados cambios de presión para generar pequeño cambio en el volumen pulmonar. Luego, a partir del denominado punto de flexión inferior, se ingresa en la zona adecuada de distensibilidad o compliance pulmonar, en la que pequeños aumentos de la presión generan incrementos mayores del volumen pulmonar (reclutamiento alveolar). Si se continúa incrementando la presión se alcanza el punto de inflexión superior donde hay riesgo de hiperinsuflación pulmonar (con riesgo de desarrollo de lesión inducida por la ventilación mecánica por barotrauma) ya que el pulmón se encuentra cercano a su capacidad pulmonar total (CPT).

En resumen, el gradiente de presión que debe generarse para inspirar varía en forma directamente proporcional a la resistencia de la vía aérea (componente resistivo) y de modo inversalmente proporcional a la compliance toracopulmonar (componente elástico). Estos conceptos se resumen en lo que se denomina ecuación del movimiento del sistema respiratorio:

Esta ecuación puede leerse de la siguiente manera: para lograr una determinada variación de volumen pulmonar, se requiere la generación de presiones que variarán según la resistencia y la compliance que el sistema ofrezca.

Dado que la ventilación mecánica altera la fisiología normal del aparato respiratorio, su utilización inadecuada puede producir lesión pulmonar (VILI, por sus siglas en inglés; ventilator-induced lung injury) fundamentalmente por dos mecanismos: barotrauma (aplicación de presión excesiva) y volutrauma (aumento de volumen excesivo).

SEGUNDA PARTE: modos ventilatorios

El manejo adecuado de un paciente bajo ventilación mecánica exige necesariamente la correcta interacción entre 3 protagonistas: el paciente, el ventilador y el operador (médico/kinesiólogo/enfermero, etc). La manera en que el ciclo ventilatorio se desarrolla entre el paciente y el ventilador (que es manejado y programado por el operador) se denomina modo ventilatorio. En otras palabras, un modo ventilatorio es un patrón predeterminado de interacción entre ventilador y paciente.

El ciclo ventilatorio tiene por supuesto 2 componentes: la inspiración y la espiración. Sin embargo, en ventilación mecánica conviene extender este concepto y considerar 4 variables:
– Inicio/disparo (trigger) de la inspiración: puede ser gatillado por el paciente (ciclo espontáneo) o por el ventilador (ciclo mandatorio)
– Mantenimiento de la inspiración, mediante una variable de control: volumen o presión (según el modo ventilatorio seleccionado)
– Ciclado, corresponde al fin de la inspiración y el comienzo de la espiración: la variable de ciclado puede ser por tiempo, volumen o presión (nuevamente, según el modo seleccionado)
– Espiración propiamente dicha, cuya variable suele ser la PEEP (positive end-expiratory pressure, presión positiva al final de la espiración, de importancia para evitar el colapso pulmonar como se ve en la curva P/V)

Antes de describir los principales modos ventilatorios es importante destacar que no existe ningún estudio que haya demostrado beneficio clínico de un modo sobre otro. Lo que sí ha demostrado ser superior es la programación del modo, es decir, la manera en que se utilizó.

A modo didáctico, utilizaremos como ejemplo al ventilador mecánico Neumovent Graphnet advance, de la empresa Tecme (producción nacional en Argentina). Aclaramos que no tenemos ningún vínculo económico con la empresa sino que aprovechamos que existe un simulador virtual para su utilización del que nos valdremos para las siguientes explicaciones.

Para comenzar a adentrarnos a los distintos modos ventilatorios, veamos el siguiente video, que corresponde a la modalidad ventilación controlada por volumen (VCV):

Del lado izquierdo de la pantalla del respirador, observamos 3 curvas con distintas variables en función del tiempo: presión, volumen y flujo (de arriba hacia abajo). El color verde corresponde a la fase inspiratoria mientras que el rojo, a la espiratoria. En esta modalidad ventilatoria, tenemos seteado el volumen corriente (Vt, por su sigla en inglés; volumen tidal) que corresponde a la variable de control de esta modalidad por lo que es siempre constante en cada ciclo ventilatorio. Por el contrario, la presión de la vía aérea no en constante, sino que se observa un valor de presión máxima y luego la curva verde es decreciente hasta que se cambia a color rojo. Noten que el valor de presión no llega a 0 (cero) dado que está seteado un valor de PEEP de 5 cmH20.

Dado en la modalidad VCV la variable controlada por el ventilador es el volumen, la presión en la vía aérea es la variable que debemos monitorizar, que será consecuencia de la compliance pulmonar y la resistencia de la vía aérea.

Recordando los componentes de la impedancia del sistema respiratorio explicada anteriormente, veamos la siguiente figura:

En VCV podemos (¡debemos!) monitorizar 2 tipos de presiones distintas: presión pico y presión meseta (o plateau).

La presión pico corresponde a la máxima presión generada durante la inspiración de todo el sistema, la cual se mide en condiciones dinámicas (flujo) y representa la suma de los componentes resistivo y elástico (es decir, la impedancia total del sistema respiratorio). En el video anterior pueden ver que la presión pico se informa numéricamente en la casilla «Peak» a la izquierda de las curvas.

Por otra parte, la presión meseta (o plateau) corresponde a la presión inspiratoria que se registra en el ventilador después de generar una pausa teleinspiratoria. Debe medirse en ausencia de esfuerzos musculares y representa la presión requerida para mantener distendido el conjunto formado por los pulmones y la caja torácica (sólo el componente elástico).

La monitorización de las presiones pico y meseta (o plateau) tiene importancia diagnóstica fundamental (se sugiere consultar a un experto para el correcto seteo de las alarmas de presión) según se aprecia en el siguiente esquema:

Como se puede ver, una de las ventajas de la utilización del modo VCV es que permite un adecuado monitoreo de la mecánica ventilatoria (además de «asegurar» la entrega de un Vt constante). Por otro lado, una de sus desventajas principales es que suele requerir una sedación profunda para que lograr una adecuada interacción y sincronía paciente-ventilador.

En el siguiente vídeo veremos la utilización de la modalidad ventilación controlada por presión (PCV):

En el caso del modo PCV, una de sus principales ventajas es que no se sobrepasa un determinado límite de presión por lo que hay muy bajo riesgo de barotrauma. Además, suele ser mejor tolerado con menores niveles de sedación. Sin embargo, no asegura un VT constante (ya que depende de la impedancia del sistema) por lo cual es fundamental su monitoreo con un correcto seteo de las alarmas. También debemos controlar que el VT no sea demasiado elevado para disminuir el riesgo de volutrauma (que puede generar riesgo de lesión inducida por la ventilación mecánica).

TERCERA PARTE: complicaciones de la ventilación mecánica

Es imperioso comprender que la ventilación mecánica es un mal necesario: si bien es un tratamiento que potencialmente puede salvar la vida, no está exento de complicaciones. Minimizar la duración de la ventilación mecánica es la mejor manera para evitar complicaciones: tan pronto como la ventilación mecánica se instaura se debe considerar si es necesario mantenerla o si es momento de ir programando el «destete» (weaning).

Independientemente de las complicaciones en sí, lo que queremos destacar aquí es que la ventilación mecánica, así como sucede como los medicamentos, tiene sus «efectos adversos». Una de las complicaciones potencialmente más graves es la lesión pulmonar inducida por la ventilación mecánica (click para ver un ejemplo). Además, las disincronías paciente-ventilador son frecuentes y se asocian a malos resultados aunque no está claro si su mera presencia constituye la causa o si o son sólo un marcador de la gravedad de la condición subyacente.

Para finalizar, compartimos dos videos realizados por unos colegas kinesiólogos sobre la instalación y puesta en marcha del ventilador mecánico y su configuración en modo traslado:

Bibliografía sugerida:
– Mechanical Ventilation: State of the Art. Mayo Clin Proc. 2017;92(9):1382-1400
– Ventilación Mecánica, Libro del Comité de Neumonología Crítica de la SATI, 3ra edición (2018)
– Ventilación Mecánica, Fisiopatología respiratoria aplicada, 1ra edición (2018)
– The ICU Book, Paul Marino, 4th Ed (2014)

Recursos adicionales recomendados:
– Videos de la Sociedad Argentina de Terapia Intensiva (SATI): https://www.youtube.com/channel/UCeUo2aw1MAQKPhWEj8B_5fA/videos
– Fundamentos de ARM para NO especialistas, de la Fundación de Cuidados Críticos del Hospital Italiano (proyecto HIBA Ventila):
Parte 1: https://www.youtube.com/watch?v=0gS-wN6VOO8&t=1s
Parte 2: https://www.youtube.com/watch?v=P0QXxvdNjCc