Κεφάλαιο 2 - Monitoring του Αναπνευστικού Συστήματος Σύνοψη Ο προσδιορισμός εκτίμηση των μηχανικών παραμέτρων του αναπνευστικού συστήματος ενός ασθενή επιτρέπει τη βελτιστοποίηση των συνθηκών αερισμού οξυγόνωσης και προστατεύει τον ασθενή από προβλήματα που σχετίζονται με τη χρήση του αναπνευστήρα. Η πίεση στους αεραγωγούς (μέγιστη δυναμική και μέγιστη στατική), η auto-peep, η ελαστικότητα, η ενδοτικότητα και οι αντιστάσεις αποτελούν βασικά μετρήσιμα μεγέθη που πρέπει να αξιολογούνται συνεχώς σε κάθε ασθενή υπό μηχανικό αερισμό. Abstract The determination or evaluation of the mechanical properties of a patient s respiratory system allows the intensive care physician to optimize the conditions of mechanical ventilation while protecting the patient from problems associated with the use of the ventilator. Airway pressure (maximum dynamic and static), auto-peep, elastance, compliance and resistance are all key measurable characteristics which must be constantly evaluated in each patient under mechanical ventilation. Προαπαιτούμενη γνώση Μηχανική αναπνοή και φυσιολογία του αναπνευστικού συστήματος. 2.1. Εισαγωγή Η βασική μεταβολή κατά τη διάρκεια της αναπνοής είναι η μεταβολή του όγκου του θώρακα. H μεταβολή αυτή καθορίζεται από τη διαφορά πίεσης (ΔP), ενώ η απόλυτη τιμή του όγκου μπορεί να υπολογιστεί από τη μέτρηση της ροής του αέρα στον χρόνο. Έτσι, το monitoring της μηχανικής συμπεριφοράς του αναπνευστικού συστήματος (πνευμόνων και θώρακα) μπορεί να επιτευχθεί με τη μέτρηση τριών μόνο παραμέτρων: α) της πίεσης στους αεραγωγούς (P airway, P aw), β) της πίεσης στον οισοφάγο (P esophageal, P es), που αντιπροσωπεύει την υπεζωκοτική πίεση (P pleural, P pl), και γ) της ροής (V * ) του αέρα κατά τη διάρκεια του αναπνευστικού κύκλου. 2.2. Προσδιορισμός και εκτίμηση των μηχανικών παραμέτρων του θώρακα H ενέργεια για την κίνηση του θώρακα μπορεί να προέρχεται είτε από τους αναπνευστικούς μυς είτε από τον αναπνευστήρα. Η έκπτυξη των πνευμόνων καθορίζεται από τη διαφορά πίεσης μεταξύ των κυψελίδων (P alveolar, P alv) και του υπεζωκότα (P pl), και αντιπροσωπεύει τη διαπνευμονική πίεση (P trans-pulmonary, P tp), δηλαδή P tp = P alv P pl. Η έκπτυξη του θωρακικού τοιχώματος καθορίζεται από τη διαφορά πίεσης μεταξύ του υπεζωκότα (P pl) και της ατμόσφαιρας (P atm), και αντιπροσωπεύει τη διαθωρακική πίεση (P trans-thoracic ή P trans chest wall, P cw), δηλαδή P cw = P pl P atm. Η έκπτυξη ολόκληρου του αναπνευστικού συστήματος καθορίζεται από τη διαφορά των πιέσεων P alv και P atm (P trans-respiratory, P rs = P alv P atm), ενώ η διαφορά της πίεσης (P trans-airway, P ta) κατά μήκος των αεραγωγών, δηλαδή μεταξύ του σημείου εισόδου του ατμοσφαιρικού αέρα (P airway opening, P ao) και των κυψελίδων (P alv), δηλαδή P ta = P aο P alv, καθορίζει τη ροή αέρα στους πνεύμονες (Εικόνα 2.1) [1, 2].
Εικόνα 2.1 Σχηματική παράσταση των πιέσεων του αναπνευστικού συστήματος: P ΑΟ πίεση εισόδου αεραγωγών, P ALV πίεση κυψελίδων, P PL πίεση υπεζωκοτική, P ATM πίεση ατμοσφαιρική, P AB πίεση ενδοκοιλιακή, P TP πίεση διαπνευμονική, P CW πίεση διαθωρακική, P RS πίεση αναπνευστικού συστήματος, P TA πίεση κατά μήκος του αεραγωγού. Στην παθητική μηχανική αναπνοή, η διαφορά μεταξύ της P aw (της πίεσης, δηλαδή, που ασκείται στην είσοδο του αεραγωγού) και της ατμοσφαιρικής πίεσης (P aw P atm) προκαλεί ροή αέρα προς τους πνεύμονες και εξαντλείται στην υπερνίκηση: α) των αντιστάσεων ροής του κυκλώματος, του τραχειοσωλήνα και των αεραγωγών (resistive pressure cost), β) των ελαστικών αντιστάσεων για την έκταση των πνευμόνων και του θώρακα (elastic pressure cost), γ) της τελοεκπνευστικής πίεσης, PEEP και auto-peep, και δ) των αντιστάσεων αδράνειας. Οι αντιστάσεις αδράνειας είναι εξαιρετικά μικρές στις συνήθεις συχνότητες και μπορεί να μη λαμβάνονται υπόψη στους υπολογισμούς. Οι πιέσεις που απαιτούνται για την αναπνοή εκφράζονται στην εξίσωση κίνησης του αναπνευστικού: V C T Paw Rrs V Pex Irs V rs όπου P aw η πίεση των αεραγωγών, V T (tidal volume) ο αναπνεόμενος όγκος, C rs (compliance of respiratory system) η ενδοτικότητα του αναπνευστικού συστήματος, R rs (resistance of respiratory system) η αντίσταση του αναπνευστικού συστήματος, (flow) η ροή, P ex (end expiratory pressure) η τελοεκπνευστική πίεση, I rs (inertance οf respiratory system) η αδράνεια του αναπνευστικού συστήματος και V (acceleration) η επιτάχυνση. Κατά τη διάρκεια της παθητικής εκπνοής, η κυψελιδική πίεση είναι η οδηγός εκπνευστική πίεση. Η πίεση αυτή εξαντλείται στην αντιμετώπιση των εκπνευστικών αντιστάσεων ροής των αεραγωγών, του τραχειοσωλήνα, του εκπνευστικού κυκλώματος και της βαλβίδας εκπνοής του αναπνευστήρα [3]. 2.3. Πίεση αεραγωγών (Paw) Σε συνθήκες παθητικής μηχανικής αναπνοής, η κυματομορφή της πίεσης, σε συνάρτηση με τον χρόνο, παρέχει πληροφορίες για τις αντιστάσεις (R rs) και την ενδοτικότητα (C rs) του αναπνευστικού συστήματος. Σε υποβοηθούμενη αναπνοή, η κυματομορφή της πίεσης προσφέρεται για την εκτίμηση της αναπνευστικής προσπάθειας του αρρώστου. Η κυματομορφή της πίεσης, κατά τη διάρκεια της παθητικής εισπνοής με σταθερή ροή, μπορεί να διακριθεί σε τρία τμήματα (Εικόνα 2.2).
Στο πρώτο τμήμα, η πίεση αυξάνεται σχεδόν γραμμικά και κατακόρυφα. Το τμήμα αυτό καθορίζεται κυρίως από την ενδοτικότητα του κυκλώματος και τη ροή. Στο δεύτερο τμήμα (το οποίο δεν είναι διακριτό στο απλοποιημένο Εικόνα 1), η πίεση αυξάνεται με αργότερο ρυθμό και η κλίση της καμπύλης δεν είναι πλέον κατακόρυφη. Στο κύκλωμα αναπτύσσεται μεγαλύτερη πίεση και αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη συνεχή αύξηση της ροής του αέρα που εισέρχεται στους πνεύμονες μέσω των αεραγωγών. Η εμφάνιση του τμήματος αυτού ως ξεχωριστής οντότητας στην καμπύλη της πίεσης εξαρτάται από την ενδοτικότητα του κυκλώματος, δηλαδή από τον όγκο του αέρα που απαιτείται για την πλήρωση του κυκλώματος κάτω από την εισπνευστική πίεση. Το τρίτο τμήμα της καμπύλης αντιπροσωπεύει την ισορροπία που επιτυγχάνεται όταν η πίεση στο κύκλωμα είναι πλέον ικανή να αντιμετωπίσει επαρκώς τις αντιστάσεις των αεραγωγών και η ροή του αέρα προς τους πνεύμονες είναι σταθερή. Η κλίση της είναι προϊόν της συνδυασμένης ενδοτικότητας του κυκλώματος και των πνευμόνων. Το τρίτο αυτό τμήμα της καμπύλης του εισπνευστικού κύματος της πίεσης των αεραγωγών με σταθερή εισπνευστική ροή είναι συνήθως παράλληλο με την κυματομορφή της κυψελιδικής πίεσης (P alv). Το σημείο P D αντιπροσωπεύει τη μέγιστη πίεση των αεραγωγών, P peak. Tα σημεία P ΖF και P S εμφανίζονται όταν έχει επιτελεστεί τελοεισπνευστική παύση («pause»). Το σημείο P ZF αντιπροσωπεύει την πίεση στο σημείο του μηδενισμού της εισπνευστικής ροής. Το σημείο P S αντιπροσωπεύει την πίεση στο τέλος της εισπνευστικής παύσης και χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της στατικής ενδοτικότητας. Η κυματομορφή της εκπνευστικής πίεσης καθορίζεται κυρίως από τις αντιστάσεις του κυκλώματος και του αναπνευστήρα πέρα από το σημείο μέτρησής της. Η αργή πτώση της πίεσης των αεραγωγών στη βασική γραμμή υποδηλώνει αυξημένες εκπνευστικές αντιστάσεις πέραν του σημείου μέτρησης της πίεσης. Εικόνα 2.2 Απεικονίζεται η κυματομορφή της πίεσης και της ροής κατά τη διάρκεια παθητικής μηχανικής αναπνοής με σταθερή ροή και τελοεισπνευστική παύση. Η γκρίζα περιοχή αντιστοιχεί στο εισπνευστικό έργο που καταναλώνεται για τις ελαστικές-ιστικές αντιστάσεις του πνεύμονα και του θωρακικού τοιχώματος, ενώ η γραμμοσκιασμένη περιοχή αντιστοιχεί στο εισπνευστικό έργο που καταναλώνεται στις αντιστάσεις των αεραγωγών. P D είναι η μέγιστη πίεση αεραγωγών, P ZF η πίεση σημείου μηδενικής ροής και P S η πίεση υπολογισμού της στατικής ενδοτικότητας. Όταν η καμπύλη του εισπνευστικού κύματος της P aw, και ιδιαίτερα το τρίτο τμήμα αυτής, αυξάνει περίπου γραμμικά με σταθερή εισπνευστική ροή, υποδηλώνεται η ύπαρξη σταθερής ενδοτικότητας του αναπνευστικού συστήματος (C rs) κατά τη διάρκεια της εισπνοής (Εικόνα 2.3.β).
Εικόνα 2.3 Διαφορετικές μορφές του εισπνευστικού σκέλους της κυματομορφής της πίεσης των αεραγωγών υποδηλώνουν διαφορετικές μηχανικές παραμέτρους του αναπνευστικού συστήματος και κατευθύνουν τη μηχανική υποστήριξη. H κυματομορφή (α) υποδηλώνει συνεχή επιστράτευση των κυψελίδων κατά τη διάρκεια της εισπνοής, η (β) σταθερή μηχανική συμπεριφορά και η (γ) υπερδιάταση κατά τη διάρκεια της χορήγησης του αναπνεόμενου όγκου. H κοίλη προς τα κάτω καμπύλη P aw (Εικόνα 2.3.α) υποδηλώνει διάνοιξη και σύγκλειση κυψελίδων ή αεραγωγών, κατά τη διάρκεια του αναπνευστικού κύκλου, και αντανακλά την προοδευτική αύξηση της ενδοτικότητας με την παράλληλη αύξηση του όγκου. Όταν η καμπύλη της P aw εμφανίζεται κοίλη προς τα πάνω (Εικόνα 2.3.γ), αντανακλά πιθανώς την προοδευτική μείωση της ενδοτικότητας με την παράλληλη αύξηση του όγκου. Μια τέτοια αύξηση της P aw υποδηλώνει κυψελιδική υπερδιάταση, που μπορεί να οφείλεται στην εφαρμογή PEEP ή στην ύπαρξη auto-peep ή/και σε μεγάλο αναπνεόμενο όγκο και προειδοποιεί για τον κίνδυνο πρόκλησης βαροτραύματος, εφόσον δεν αλλάξουν οι ρυθμίσεις του μηχανικού αερισμού [4]. Κατά τη διάρκεια της υποβοηθούμενης αναπνοής, ο ασθενής ενεργοποιεί (triggers) τον αναπνευστήρα με τη σύσπαση των αναπνευστικών μυών. Οι αναπνευστικοί μύες δεν σταματούν τη σύσπασή τους με την έναρξη της λειτουργίας του αναπνευστήρα, αλλά συνεχίζουν να συσπώνται. Όταν η αναπνοή υποβοηθείται με εύκολα διεγειρόμενο (triggered) αναπνευστήρα με σταθερή ροή, το σχήμα της P aw πρέπει να είναι τραπεζοειδές. Η οδόντωση (scalloping) του σχήματος σημαίνει συνήθως εργώδη προσπάθεια από τον άρρωστο ή, σπανιότερα, συνεχή επιδείνωση (αύξηση) των ελαστικών αντιστάσεων με την αύξηση του αναπνεόμενου όγκου (V T). Οι μεταβολές των P D και P aw σε διαδοχικές αναπνοές σημαίνουν συνήθως κακό συγχρονισμό του ασθενή με τον αναπνευστήρα και οφείλονται στις διαφορές της ροής και του χρόνου εισπνοής που παρέχονται από τον αναπνευστήρα σε σχέση με αυτές που επιθυμεί ο ασθενής (Εικόνα 2.4). Εικόνα 2.4 Καταγραφή της κυματομορφής της ροής κατά τη διάρκεια υποβοηθούμενου (assist control) αερισμού. Οι μεταβολές μεταξύ των διαδοχικών αναπνοών στην κυματομορφή της ροής και στη μέγιστη πίεση χαρακτηρίζουν τον κακό συγχρονισμό του ασθενή με τον αναπνευστήρα. Το monitoring της πίεσης των αεραγωγών είναι σημαντικό για την εκτίμηση του εισπνευστικού έργου και των αντιστάσεων του αναπνευστήρα. Αν υποτεθεί ότι το αναγκαίο έργο της αναπνοής είναι το ίδιο στην παθητική και στην υποβοηθούμενη αναπνοή, με τις ίδιες συνθήκες εισπνευστικής ροής, αναπνεόμενου όγκου και συχνότητας, τότε το έργο των αναπνευστικών μυών είναι η διαφορά της επιφάνειας της κυματομορφής της πίεσης των αεραγωγών με παθητική αναπνοή από την επιφάνεια της κυματομορφής της υποβοηθούμενης αναπνοής [5].
2.4. Μέγιστη δυναμική πίεση (peak dynamic pressure, Ppeak ή PD) Κατά τη διάρκεια μιας παθητικής μηχανικής εισπνοής, η P D εκφράζει την πίεση που απαιτείται για τη διάταση του αναπνευστικού συστήματος με την επιλεγμένη εισπνευστική ροή ( ) και τον επιλεγμένο εισπνεόμενο όγκο (V T) (Εικόνα 2.2). Το ύψος της P D εξαρτάται από τις αντιστάσεις (R rs), την ενδοτικότητα (C rs) του αναπνευστικού συστήματος, τις επιλογές των παραμέτρων του αναπνευστήρα και τις αντιστάσεις του κυκλώματος από το σημείο μέτρησης μέχρι τους πνεύμονες. Η στένωση του ενδοτραχειακού σωλήνα από εκκρίσεις και η γωνίωση ή επαφή του άκρου του σωλήνα με το τοίχωμα της τραχείας μπορεί να προκαλέσουν αύξηση της P D. Αντίθετα, η απώλεια αέρα από το «cuff» και η εισπνευστική προσπάθεια του αρρώστου μειώνουν την P D. H P D που μετριέται πέραν του περιφερικού άκρου του ενδοτραχειακού σωλήνα αντανακλά μόνο τις αντιστάσεις του αναπνευστικού συστήματος. H κορυφή του ενδοτραχειακού σωλήνα θεωρείται το καταλληλότερο σημείο για τη μέτρηση της P D. Η P D μπορεί να αποτελέσει έναν καλό δείκτη ανταπόκρισης στη βρογχοδιαστολή, ιδίως όταν μετριέται στο επίπεδο της τραχείας, ενώ αντίθετα δεν φαίνεται να αποτελεί καλό δείκτη για την εκτίμηση του κινδύνου πρόκλησης βαροτραύματος. 2.5. Μέγιστη στατική πίεση (ΡS, Pplateau) H μέγιστη στατική πίεση (P S) είναι το άθροισμα της τελοεκπνευστικής κυψελιδικής πίεσης (P ex = PEEP + auto-peep) και της πρόσθετης πίεσης που απαιτείται για την έκπτυξη του αναπνευστικού συστήματος από τον αναπνεόμενο όγκο. Οι μεταβολές της ενδοτικότητας των πνευμόνων (C L), του θωρακικού τοιχώματος (C cw) και του όγκου των πνευμόνων επηρεάζουν την P S. H μέτρηση της P S γίνεται στο τέλος της εισπνοής με συνθήκες μηδενικής ροής (stop-flow), η οποία πρέπει να διαρκεί 0,5-1,5 s. Μετά τη σύγκλειση των αεραγωγών, η P aw απαιτεί χρονικό διάστημα 0,3-2,0 s για να φτάσει στο επίπεδο της P S. Κατά το χρονικό αυτό διάστημα, δηλαδή από τη σύγκλειση μέχρι το plateau, λαμβάνουν χώρα δύο φυσικά γεγονότα: το «stress relaxation» και η ανακατανομή του ενδοπνευμονικού αέρα (gas redistribution). H ταχύτητα με την οποία επέρχεται η εξισορρόπηση της πίεσης εξαρτάται κυρίως από την ομοιογένεια και τη χρονική σταθερά (timeconstant) των διαφόρων ενδοπνευμονικών τμημάτων. Για παράδειγμα, σε ασθενείς με χρόνια αποφρακτική νόσο των πνευμόνων που χαρακτηρίζεται από έντονη ανομοιογένεια και πνευμονικά τμήματα με διαφορετικές χρονικές σταθερές, η P plateau επιτυγχάνεται με καθυστέρηση σε σύγκριση με τα άτομα που έχουν φυσιολογικούς πνεύμονες. H αδυναμία εξισορρόπησης της P plateau είναι ένδειξη απώλειας αέρα από το κύκλωμα του αναπνευστήρα ή από τους πνεύμονες (βρογχοπλευρικό συρίγγιο). H P plateau είναι συνήθως 1-5 cm H 2O μικρότερη από την πίεση στο σημείο της μηδενικής εισπνευστικής ροής (P ZF). Σε συνθήκες διακοπής της ροής, η πίεση που οφείλεται στις αντιστάσεις των αεραγωγών είναι μηδενική, και έτσι η P S αντιπροσωπεύει την κυψελιδική πίεση (P alv), έστω και αν μετριέται στους αεραγωγούς. Με παρόμοια τεχνική (stop-flow ή no flow conditions) είναι δυνατόν να υπολογιστεί η P alv σε οποιοδήποτε σημείο του αναπνευστικού κύκλου. H διακοπή της ροής στο τέλος της εκπνοής δίνει τη δυνατότητα μέτρησης της τελοεκπνευστικής πίεσης (P ex). H P ex αντιπροσωπεύει το άθροισμα PEEP και auto-peep, και σε περιπτώσεις μηδενικής PEEP (ZEEP) αντιπροσωπεύει αποκλειστικά την auto-peep. Η αύξηση της P S με σταθερό V T υποδηλώνει μείωση της ενδοτικότητας του θωρακικού τοιχώματος (C cw) ή μείωση της ενδοτικότητας των πνευμόνων (C L) ή ολική απόφραξη μεγάλου βρόγχου ή μεγάλη αύξηση του υπολειπόμενου πνευμονικού όγκου (FRC) με ή χωρίς auto-peep (Εικόνα 2.5).
Εικόνα 2.5 H επίδραση της μείωσης της ενδοτικότητας στην κυματομορφή της πίεσης των αεραγωγών. H P S παραμένει ανεπηρέαστη από τη συσσώρευση εκκρίσεων, το βρογχόσπασμο και άλλες μορφές μερικής απόφραξης των αεραγωγών, οι οποίες όμως επηρεάζουν την P D. Οι μεταβολές της λειτουργικής υπολειπόμενης χωρητικότητας (FRC) επηρεάζουν το επίπεδο της P S με δύο τρόπους: α) με την αύξηση της αναγκαίας για την έναρξη της ροής εισπνευστικής πίεσης λόγω auto-pεep και β) με τη μετατόπιση σε υψηλότερο σημείο της καμπύλης πίεσης όγκου (pressure volume curve) του θώρακα. Η μηχανική αναπνοή από μόνη της προκαλεί πνευμονικές βλάβες, οι οποίες είναι δυνατόν να περιοριστούν με τη μείωση ή την αποφυγή της υπερδιάτασης. Στις περιπτώσεις αυτές, το ιδανικό monitoring θα ήταν το monitoring του κυψελιδικού όγκου, το οποίο όμως, με τα σημερινά δεδομένα, δεν είναι εφικτό στην καθημερινή κλινική πράξη. Ο υπολογισμός του τελοεκπνευστικού πνευμονικού όγκου, ο οποίος είναι τεχνικά δύσκολος στον μηχανικά αεριζόμενο πνεύμονα, επιτρέπει τη ρύθμιση του αναπνεόμενου όγκου με τρόπο τέτοιον, ώστε το strain (strain = αναπνεόμενος όγκος / τελοεκπνευστικός πνευμονικός όγκος) του πνευμονικού ιστού να κινείται σε ασφαλείς περιοχές. Στην καθημερινή κλινική πράξη, ο απλούστερος δείκτης για την εκτίμηση των μεταβολών του κυψελιδικού όγκου και της υπερδιάτασης φαίνεται ότι είναι η P S (P plateau). Η μέτρηση της P S είναι απαραίτητη για τον υπολογισμό της διατασιμότητας, αλλά και αυτή καθαυτήν αποτελεί καλό δείκτη των μεταβολών της διατασιμότητας και της auto-peep. Συνιστάται η P S να μην υπερβαίνει την τιμή των 30 cm H 2O [6]. 2.6. Πίεση στο σημείο της μηδενικής ροής (PZF) Μετά τη σύγκλειση των αεραγωγών και τον μηδενισμό της ροής, η πίεση παρουσιάζει άμεση και απότομη πτώση από το σημείο P D στο σημείο P ZF. Στη συνέχεια, σταθεροποιείται προοδευτικά στο επίπεδο της P plateau (Εικόνα 2.1). H διαφορά πίεσης από το P D στο σημείο P ZF (P D P ZF) αντιπροσωπεύει την πίεση που δαπανάται στις αντιστάσεις των αεραγωγών. H διαφορά πίεσης από το P ZF στο σημείο P S (P ZF P S) οφείλεται στην ύπαρξη ενδοπνευμονικής ανακατανομής αέρα (pendelluft) ή/και στις ελαστικές αντιστάσεις ροής του πνεύμονα και του θωρακικού τοιχώματος (viscoelastic phenomena). 2.7. Auto-PEEP Όταν ο χρόνος εκπνοής (T E) μεταξύ των αναπνευστικών κύκλων δεν επαρκεί για την επάνοδο του θώρακα στη θέση ηρεμίας, δημιουργείται δυναμική υπερδιάταση (dynamic hyperinflation). Στο τέλος της εκπνοής, η auto- PΕΕΡ αντανακλά μια κυψελιδική πίεση (P alv) μεγαλύτερη από την P aw. Η autο-peep αναπτύσσεται σε περιπτώσεις με μεγάλο κατά λεπτό αερισμό (minute ventilation, V E) και, ειδικά, με αυξημένες εκπνευστικές αντιστάσεις των αεραγωγών. Οι κλινικές συνέπειες της auto-pεερ περιλαμβάνουν τον αυξημένο κίνδυνο πρόκλησης βαροτραύματος, την αύξηση του έργου της αναπνοής, την υπόταση και την εσφαλμένη αξιολόγηση των αιμοδυναμικών παραμέτρων [7].
Εικόνα 2.6 Καταγραφή της ροής σε περίπτωση παγίδευσης αέρα. Η ροή κατά το τέλος της εκπνοής δεν μηδενίζεται (βέλος). Η auto-pεερ συνοδεύεται συνήθως από δυναμική υπερδιάταση. Όμως, η auto-pεερ και η δυναμική υπερδιάταση δεν είναι ταυτόσημες έννοιες, αφού η μεν auto-pεερ αντιπροσωπεύει την κυψελιδική πίεση στο τέλος της εκπνοής, η δε δυναμική υπερδιάταση συνδυάζεται με την αύξηση της διαπνευμονικής πίεσης (P trans-pulmonary). H σύσπαση των εκπνευστικών μυών κατά το τέλος της εκπνοής μπορεί να προκαλέσει τη μετακίνηση του αναπνευστικού συστήματος πέραν του σημείου ισορροπίας και τη δημιουργία auto-pεερ, χωρίς αύξηση της διαπνευμονικής πίεσης και υπερδιάταση (Εικόνα 2.7) [1, 5]. Εικόνα 2.7 Διακρίνονται 3 διαφορετικοί μηχανισμοί auto-peep. H auto-peep μπορεί να εμφανίζεται χωρίς δυναμική υπερδιάταση (αριστερά), όταν στο τέλος της εκπνοής επιμένει η ενεργητική σύσπαση των εκπνευστικών μυών. Κάτω, όμως, από συνθήκες παθητικής έκπτυξης, η auto-peep είναι συνώνυμη της δυναμικής υπερδιάτασης με ή χωρίς περιορισμό της ροής (μεσαίο και δεξιό τμήμα). H μέτρηση της auto-pεερ σε συνθήκες παθητικής εκπνοής μπορεί να γίνει με τη σύγκλειση του κυκλώματος του αναπνευστήρα, τη χρονική στιγμή ακριβώς πριν από την έναρξη της εισπνευστικής ροής της επόμενης αναπνοής (στατική auto-pεερ) (Εικόνα 2.8). H καθυστερημένη σύγκλειση υποεκτιμά την auto-pεερ, λόγω έλλειψης χρόνου για την επίτευξη πίεσης plateau, ενώ αντίθετα η πρόωρη σύγκλειση υπερεκτιμά την auto- PΕΕΡ.
Εικόνα 2.8 (α) Μέτρηση της auto-peep με την τεχνική διακοπής της ροής (το σημείο διακοπής της ροής σημαίνεται με το βέλος): Φαίνεται ότι υπάρχει auto-peep 4 (9-5) cm H 2O. (β) Η αύξηση της PEEP από 5 σε 9 cm H 2O εξαφανίζει την auto-peep. H auto-pεερ μπορεί, επίσης, να προσδιοριστεί στο αρχικό τμήμα της εισπνοής με την ταυτόχρονη καταγραφή της P aw και της ροής ( ) (Εικόνα 2.9). Σε συνθήκες παθητικής εισπνοής, η πίεση των αεραγωγών κατά τη χρονική στιγμή της έναρξης της ροής αντιπροσωπεύει την πίεση που απαιτείται για να αντισταθμιστεί η auto-pεερ και να αρχίσει η εισπνευστική ροή (δυναμική auto-pεερ). Έχει παρατηρηθεί ότι σε μερικές περιπτώσεις, και ιδιαίτερα σε ασθενείς με αποφρακτική πνευμονοπάθεια, η δυναμική auto-pεερ είναι σημαντικά μικρότερη από τη στατική auto-pεερ. Το γεγονός αυτό πιθανόν να οφείλεται στις μεγάλες διαφορές της χρονικής σταθεράς μεταξύ των αεραγωγών. Εικόνα 2.9 Ταυτόχρονη καταγραφή της πίεσης των αεραγωγών (P aw) και της ροής, κατά τη διάρκεια μηχανικού αερισμού με ελεγχόμενο όγκο (CMV), σε ασθενή με απόφραξη των αεραγωγών. P D, P Ζ και P S είναι αντίστοιχα η μέγιστη πίεση, η πίεση στο χρονικό σημείο διακοπής της ροής και η πίεση μετά την πλήρη εξισορρόπηση (P plateau). Η κυψελιδική πίεση (P alv) μπορεί να υπολογιστεί με την τεχνική διακοπής της ροής σε οποιοδήποτε σημείο του αναπνευστικού κύκλου. Το τέλος εκπνοής αντιστοιχεί στην auto-peep (AP 1). Σε δυναμικές συνθήκες, η auto-peep μπορεί να υπολογιστεί από την P aw που απαιτείται για να εξισορροπηθεί η ελαστική επαναφορά και να σταματήσει η εκπνευστική ροή (AP2).
2.8. Μέση πίεση των αεραγωγών (mpaw) και μέση κυψελιδική πίεση (mpa) 2.8.1. Μέση πίεση των αεραγωγών Στο κλειστό και παθητικά κινούμενο αναπνευστικό σύστημα, η πίεση που εφαρμόζεται κατά την εισπνοή πρέπει να είναι ίση με το άθροισμα των πιέσεων που απαιτούνται για την υπερνίκηση των αντιστάσεων στη ροή του αέρα (P resistive) (Εικόνα 2.10, περιοχή Α) και των ελαστικών αντιστάσεων (P elastic). H πίεση για τις ελαστικές αντιστάσεις (P elastic) αποτελείται από τρεις επιμέρους συνιστώσες: α) Η πρώτη σχετίζεται με την τελοεκπνευστική πίεση (P end expiratory, P ex = PEEP + auto-peep), η οποία διατείνει τους πνεύμονες πέραν του σημείου ισορροπίας που αντιστοιχεί στη λειτουργική υπολειπομένη χωρητικότητα, δηλαδή την FRC, όπου και η κυψελιδική και η πίεση των αεραγωγών είναι μηδενικές (Εικόνα 2.10, περιοχή D). β) Η δεύτερη είναι η επιπρόσθετη πίεση που απαιτείται κατά τη διάρκεια της εισπνοής για την υπερνίκηση των ελαστικών αντιστάσεων στην έκπτυξη του αναπνευστικού συστήματος (Εικόνα 2.10, περιοχή B). γ) Η τρίτη αφορά την πίεση που προστίθεται στην περίπτωση εφαρμογής τελοεισπνευστικής παύσης (pause) (Εικόνα 2.10, περιοχή C). Κατά τη διάρκεια της εκπνοής, η P aw μηδενίζεται στο επίπεδο της ατμόσφαιρας ή της ΡΕΕΡ, με την προϋπόθεση ότι, πέραν του σημείου μέτρησής της, δεν υπάρχουν αντιστάσεις. Αριθμητικά, η μέση P aw (mp aw) υπολογίζεται από το πηλίκο της συνολικής επιφάνειας που καλύπτει η κυματομορφή της P aw, συμπεριλαμβανομένης και της ΡΕΕΡ, και του συνολικού χρόνου του αναπνευστικού κύκλου (T T): mpaw A B C D ( Peep TI ) T όπου Α είναι P resistive = R I x V T με R I τις εισπνευστικές αντιστάσεις και V T τον αναπνεόμενο όγκο, Β είναι P elastic = V T/C rs με C rs την ενδοτικότητα του αναπνευστικού συστήματος (compliance), C είναι pause = P S x pause time και D είναι PEEP x T T. T Εικόνα 2.10 Σχηματική παράσταση της πίεσης των αεραγωγών κατά τη διάρκεια ενός αναπνευστικού κύκλου μηχανικής αναπνοής με σταθερή εισπνευστική ροή. Α: Τμήμα των εισπνευστικών αντιστάσεων ροής (frictional). Β: Τμήμα των ελαστικών αντιστάσεων για την έκπτυξη των πνευμόνων από τον αναπνεόμενο όγκο (tidal elastic). C: Τμήμα της τελοεισπνευστικής παύσης (pause). D: Τμήμα της PEEP. Το τμήμα της auto-peep προσθέτει στην πίεση των αεραγωγών μόνο κατά την εισπνοή. 2.8.2. Μέση κυψελιδική πίεση Η μέση κυψελιδική πίεση (mp A) αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για τον αερισμό των πνευμόνων και την οξυγόνωση, αλλά και για τις επιπτώσεις και τις επιπλοκές της μηχανικής αναπνοής στο καρδιαγγειακό και στο αναπνευστικό σύστημα (π.χ., στην πρόκληση βαροτραύματος).
Θεωρητικά, η mρ Α διαφέρει από την mp aw σε 3 σημεία: 1. Η mρ Α δεν επηρεάζεται από τις εισπνευστικές αντιστάσεις ροής του αέρα. 2. Η mρ Α είναι η οδηγός εκπνευστική πίεση και περιλαμβάνει την αναγκαία πίεση για την αντιμετώπιση των εκπνευστικών αντιστάσεων στη ροή. 3. Η auto-peep επηρεάζει την mp A καθ όλον τον αναπνευστικό κύκλο, σε αντίθεση με την mp aw που επηρεάζεται μόνο κατά την εισπνοή. Η μέση P A (mp A) υπολογίζεται αριθμητικά από το πηλίκο της συνολικής επιφάνειας που καλύπτει η κυματομορφή της P A και του συνολικού χρόνου του αναπνευστικού κύκλου (T Τ): VE mp mpaw ( RE RI) 60 όπου Β είναι P elastic = V T/C rs, C είναι pause = P S x pause time, D είναι PEEP x T T και Ε είναι R E x V T, με R E τις εκπνευστικές αντιστάσεις. Η mp A δεν μπορεί να μετρηθεί άμεσα ο υπολογισμός της γίνεται από την εύκολα μετρούμενη μέση Paw (mpaw) σύμφωνα με την εξίσωση: B C D E ( autopeep TT ) mp T όπου V E ο κατά λεπτό αερισμός, R Ε οι εκπνευστικές αντιστάσεις και R Ι οι εισπνευστικές αντιστάσεις. T H mp A και η mp aw συνήθως προσεγγίζονται ως ισοδύναμα μεγέθη, αλλά κάτι τέτοιο δεν είναι πάντα σωστό. Από την παραπάνω, ωστόσο, εξίσωση είναι φανερό ότι mp A = mp aw μόνο στην περίπτωση όπου R E = R I. Στην πραγματικότητα, όμως, οι εισπνευστικές και οι εκπνευστικές αντιστάσεις διαφέρουν σημαντικά. Σε μηχανικά αεριζόμενους ασθενείς, οι εκπνευστικές αντιστάσεις είναι συνήθως σημαντικά υψηλότερες των εισπνευστικών, με αποτέλεσμα τη μεγάλη διαφορά μεταξύ mp A και mp aw, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις με υψηλό κατά λεπτό αερισμό (V E). Συμπερασματικά, παρότι η mp aw μπορεί να μετρηθεί εύκολα, δεν αποτελεί αξιόπιστο δείκτη παρακολούθησης της mp A [8]. 2.9. Πίεση υπεζωκότα (Ppleural, Ppl) και πίεση οισοφάγου (Pesophageal, Pes) Η γνώση της πίεσης του υπεζωκότα είναι σημαντική για τη διάκριση των μηχανικών ιδιοτήτων των πνευμόνων από τις μηχανικές ιδιότητες του θωρακικού τοιχώματος και για την εκτίμηση της εισπνευστικής προσπάθειας. Η μέτρηση της P pl κατά τη διάρκεια αυτόματης αναπνοής είναι η μοναδική τεχνική που επιτρέπει την ποσοτική εκτίμηση της εισπνευστικής προσπάθειας και των μηχανικών παραμέτρων του πνεύμονα. Η P pl μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση της δυναμικής υπερδιάτασης. Η διαφορά μεταξύ της τελοεκπνευστικής P pl και της P pl που αντιστοιχεί σε μηδενική ροή αντιπροσωπεύει την πίεση που απαιτείται για την αντιρρόπηση της ελαστικής επαναφοράς (deflation recoil) και την έναρξη της εισπνοής. Κατά την παθητική αναπνοή, η P pl χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ενδοτικότητας των πνευμόνων και του θώρακα (διαπνευμονική πίεση, P tp = P alv P pl). Η πίεση του οισοφάγου αντιπροσωπεύει την πίεση του υπεζωκότα (Ρ pl). H τοποθέτηση καθετήρα με αεροθάλαμο (balloon) στο κατώτερο ή στο μέσο τριτημόριο του οισοφάγου ανιχνεύει με ακρίβεια την τοπική πίεση του υπεζωκότα, με την προϋπόθεση ότι ο αεροθάλαμος δεν προκαλεί σύσπαση των μυών του οισοφάγου. Η τοποθέτηση του καθετήρα στο άνω τριτημόριο του οισοφάγου πρέπει να αποφεύγεται, επειδή εκεί η πίεση επηρεάζεται από την παρακείμενη πίεση της τραχείας και την αυξημένη ενδοαυλική πίεση του οισοφάγου. Όταν ο ασθενής είναι σε πλάγια ή καθιστική θέση, η P es αντανακλά με ακρίβεια την πίεση του οισοφάγου και τις μεταβολές της. Σε ύπτια, όμως, θέση, η P es είναι μεγαλύτερη από τη μέση P pl. Παρ όλα αυτά, οι μεταβολές της P es αντανακλούν με ακρίβεια τις μεταβολές της P pl. H σωστή τοποθέτηση του καθετήρα αποτελεί βασική προϋπόθεση για την αξιοπιστία των μετρήσεων. Ο καθετήρας μπορεί αρχικά να τοποθετηθεί στο στομάχι, όπου διαπιστώνεται θετική πίεση κατά την απότομη εισπνοή (sniff maneuver). O καθετήρας αποσύρεται μέχρι του σημείου που θα ανιχνευθεί αρνητική πίεση κατά την εισπνοή. Στη συνέχεια, αποσύρεται 10 cm ακόμη και, έτσι, τοποθετείται στο κατώτερο τριτημόριο του οισοφάγου. Σημειώνεται ότι η μέτρηση με οισοφάγειο καθετήρα, που διαθέτει πολλαπλές οπές για την αίσθηση της πίεσης, αντιπροσωπεύει τη μικρότερη τιμή πίεσης. Στον αεροθάλαμο του καθετήρα εισάγονται 8 ml αέρα
και, στη συνέχεια, αφαιρούνται 6,5-7,5 ml, έτσι ώστε να παραμείνουν μόνο 0,5-1,5 ml. Ο έλεγχος της σωστής θέσης του καθετήρα μπορεί να γίνει με τη σύγκριση της μεταβολής της αρνητικής πίεσης του οισοφάγου (ΔP es) και των αεραγωγών (ΔP aw) κατά τη διάρκεια εισπνευστικής προσπάθειας με κλειστούς αεραγωγούς. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει μεταβολή στον όγκο του θώρακα, η μεταβολή της διαπνευμονικής πίεσης (transpulmonary) (ΔP aw ΔP es) πρέπει να είναι μηδενική σε περίπτωση σωστής τοποθέτησης του καθετήρα [9, 10]. 2.10. Μέτρηση της ενδοκοιλιακής πίεσης Η αύξηση της ενδοκοιλιακής πίεσης αποτελεί ίσως τον συχνότερο λόγο μείωσης της ενδοτικότητας του θωρακικού τοιχώματος, και περίπου 25 % των ασθενών με οξεία αναπνευστική ανεπάρκεια έχουν παθολογικές τιμές ενδοκοιλιακής πίεσης. Η μέτρηση της ενδοκοιλιακής πίεσης μέσω της ουροδόχου κύστης έχει καταστεί ο καθιερωμένος τρόπος μέτρησης τόσο λόγω ευκολίας, όσο και λόγω της καλής συσχέτισης που έχει με την άμεσα μετρούμενη ενδοκοιλιακή πίεση. Η ενδοκοιλιακή πίεση είναι φυσιολογικά 0 cm H 2O κατά τη διάρκεια της αυτόματης αναπνοής και 6-11 cm H 2O κατά τη μηχανική αναπνοή. Αν και η πίεση στην ουροδόχο κύστη δεν ισοδυναμεί με την οισοφάγεια πίεση, η αύξηση της ενδοκοιλιακής πίεσης πιθανολογεί αύξηση της οισοφάγειας πίεσης και θέτει το ενδεχόμενο άμεσης μέτρησής της σε συγκεκριμένες κλινικές καταστάσεις. 2.11. Ροή αέρα (flow, ) H χρησιμότητα της μέτρησης της ροής ( ) κατά τη διάρκεια του αναπνευστικού κύκλου είναι πολλαπλή. H γνώση της ροής είναι χρήσιμη για τον υπολογισμό των αντιστάσεων, με βάση την εξίσωση R = ΔP/. Η σχέση της ροής με την πίεση προσδιορίζεται από τη μορφή της ροής και δίνεται από την εξίσωση ΔΡ = Κ x V e, όπου Κ είναι μια σταθερά. Όταν η ροή είναι γραμμική (laminar), η τιμή του e είναι ίση με 1, όταν είναι στροβιλώδης (turbulent), είναι ίση με 2 και, όταν είναι μικτού τύπου, έχει ενδιάμεσες τιμές. Κατά τη διάρκεια παθητικού μηχανικού αερισμού με σταθερό V T, σταθερή C rs και σταθερή, οι αλλαγές των εισπνευστικών αντιστάσεων προκαλούν μεταβολή στην P aw. Αντίθετα, σε μηχανικό αερισμό με σταθερή C rs και σταθερή πίεση, οι μεταβολές των αντιστάσεων αποτυπώνονται στην κυματομορφή της ροής. Το ολοκλήρωμα της ροής σε σχέση με τον χρόνο επιτρέπει τον υπολογισμό του όγκου. Η κυματομορφή της ροής μπορεί να χρησιμοποιηθεί, επίσης, για διαγνωστικούς σκοπούς (Εικόνα 2.6). Η ταυτόχρονη καταγραφή της ροής ( ) και της Ρ Α με μηδενική ροή (stop flow technique) επιτρέπει τον υπολογισμό των εκπνευστικών αντιστάσεων. Η μείωση της εκπνευστικής ροής με γραμμικό, και όχι με εκθετικό, τρόπο είναι ενδεικτική περιορισμού της εκπνευστικής ροής (expiratory flow limitation). Η εμφάνιση επαρμάτων (spikes) μετά τη σύγκλειση των αεραγωγών (postocclusion spike) αποτελεί άλλη μια ένδειξη περιορισμού της εκπνευστικής ροής. Ο περιορισμός της εκπνευστικής ροής επιβεβαιώνεται, όταν, μετά την προσθήκη αντιστάσεων στο κύκλωμα εκπνοής, η μεταβολή της κυματομορφής της ροής είναι ασήμαντη. Η ύπαρξη ροής στο τέλος της εκπνοής αποτελεί ένδειξη auto-peep, ενώ η ύπαρξη κυμάτων υψηλής συχνότητας (ripples) στην κυματομορφή της εισπνευστικής ροής αποτελεί ένδειξη συνθηκών στροβιλώδους ροής (turbulence) λόγω των εκκρίσεων (Εικόνα 2.12). 2.12. Τεχνική μέτρησης της ροής Η μέτρηση της ροής γίνεται με πνευμονοταχογράφους που μπορούν να συνδεθούν είτε με τον τραχειοσωλήνα είτε με το κύκλωμα του αναπνευστήρα. Η επιπλέον αντίσταση στη ροή λόγω του πνευμονοταχογράφου δεν πρέπει να υπερβαίνει το 1,5 cm H 2Ο/L/s. Επίσης, ο νεκρός χώρος του πνευμονοταχογράφου πρέπει να είναι μικρότερος από 15 ml. 2.13. Καμπύλη ροής - όγκου (flow/volume, /V curve) Η βίαιη και η ήρεμη εκπνοή μπορεί να εξεταστούν είτε με βάση τον εκπνεόμενο όγκο σε σχέση με τον χρόνο (σπιρομετρία) είτε με βάση την εκπνευστική ροή σε σχέση με τον όγκο (καμπύλη ροής όγκου). Οι παράγοντες που καθορίζουν τη μέγιστη εκπνευστική ροή είναι: 1. η προσπάθεια, 2. η πίεση της ελαστικής επαναφοράς του αναπνευστικού συστήματος, 3. η αντίσταση στη ροή των αεραγωγών και 4. η διατασιμότητα των αεραγωγών στο σημείο της σύγκλεισης των αεραγωγών (collapse).
H καμπύλη ροής όγκου αναλύεται με βάση τη ροή σε διάφορα ποσοστά της ζωτικής χωρητικότητας (25 %, 50 % πάνω από τον υπολειπόμενο όγκο, R V). Η μελέτη της μορφολογίας της καμπύλης ροής όγκου παρέχει χρήσιμες πληροφορίες. Έτσι, η κτενιοειδής (scalloping) μορφολογία ροής χαρακτηρίζει τον περιορισμό της ροής (flow limitation), ενώ, χαρακτηριστικά, στην απόφραξη των αεραγωγών το κατιόν σκέλος της καμπύλης ροής όγκου είναι κοίλο (Εικόνα 2.11). Η αδυναμία επιτέλεσης βίαιης εκπνοής από τον μηχανικά αεριζόμενο ασθενή περιορίζει την κλινική σημασία της καμπύλης ροής όγκου. Παρ όλα αυτά, η καμπύλη ροής όγκου μπορεί να δώσει χρήσιμες πληροφορίες για τη μηχανική του αναπνευστικού συστήματος, ακόμη και όταν αυτό υποστηρίζεται μηχανικά. Εικόνα 2.11 H καμπύλη ροής όγκου αποτελεί την καταλληλότερη απεικόνιση για τις αποφρακτικού τύπου διαταραχές του αερισμού. Η διακεκομμένη γραμμή αποτελεί τη συνήθη φυσιολογική απεικόνιση. Η απόφραξη των αεραγωγών, ανάλογα με τον τύπο και τη βαρύτητά της, μπορεί να προκαλέσει σημαντικές μεταβολές στην παραπάνω εικόνα. Α: Η απόφραξη των μεγάλων αεραγωγών θα προκαλέσει μείωση της μέγιστης εκπνευστικής ροής. Β: Η απόφραξη των μεσαίων και μικρών αεραγωγών θα προκαλέσει μια κοίλη «καθίζηση» του μεσαίου τμήματος της καμπύλης «scooping». Γ: Παγίδευση αέρα (air trapping) σε ανεπαρκή χρόνο εκπνοής ή σε πρώιμη σύγκλειση των μικρών αεραγωγών. Σε ασθενείς με μυοχάλαση, η ελαστική επαναφορά του αναπνευστικού συστήματος είναι η μόνη υπεύθυνη για την εκπνοή, και οι μόνες αντιστάσεις που πρέπει να υπερνικηθούν είναι οι εκπνευστικές αντιστάσεις στη ροή. Σε ασθενείς με φυσιολογική ή ελαττωμένη ενδοτικότητα, η μείωση της εκπνευστικής ροής γίνεται ομαλά καθ όλη τη διάρκεια της εκπνοής, ενώ σε ασθενείς με περιορισμό της ροής η εκπνευστική ροή έχει καμπυλοειδή μορφολογία (Εικόνα 2.11). Αρκετοί ασθενείς αναπτύσσουν auto-ρεερ, και κατά συνέπεια ο τελοεκπνευστικός τους όγκος είναι αρκετά υψηλότερος από τον όγκο που αντιστοιχεί σε συνθήκες πλήρους χάλασης (relaxation volume). Έτσι, διαπιστώνεται απότομη διακοπή της εκπνευστικής ροής (χωρίς αυτή να μηδενίζεται), πριν από την επόμενη μηχανική αναπνοή, και χαρακτηριστική ακρωτηριασμένη απεικόνιση του εκπνευστικού σκέλους της καμπύλης ροής - όγκου (Εικόνα 2.12).
Εικόνα 2.12 Παγίδευση αέρα σε καμπύλη ροής όγκου σε αναπνοή με προκαθορισμένο όγκο. Με βέλος σημαίνεται η απότομη διακοπή της εκπνευστικής ροής, χωρίς αυτή να μηδενίζεται. Στις καμπύλες ροής όγκου σε ασθενείς σε μηχανικό αερισμό υπάρχει συνήθως αναστροφή της απεικόνισης, με το εισπνευστικό τμήμα της καμπύλης προς τα πάνω και το εκπνευστικό προς τα κάτω. (Σύγκριση Σχημάτων 2.11 και 2.12.) Η επίτευξη ή μη κλινικά σημαντικής βρογχοδιαστολής μετά τη χορήγηση βρογχοδιασταλτικών μπορεί να αποτυπωθεί στην καμπύλη ροής όγκου (Εικόνα 2.13). Με τον ίδιο τρόπο, η παρουσία εκκρίσεων στους μεγάλους βρόγχους μπορεί να αποτυπωθεί ως οδόντωση του εκπνευστικού σκέλους της καμπύλης ροής όγκου, που εξαφανίζεται μετά την αναρρόφηση των εκκρίσεων [6]. Εικόνα 2.13 Οι καμπύλες ροής-όγκου αποτελούν την καταλληλότερη μορφή απεικόνισης για τις μεταβολές των αντιστάσεων. Οι διαφορές είναι εμφανείς όταν οι αντιστάσεις αυξάνονται (1 > 2), ενώ η ενδοτικότητα παραμένει στα όρια του κατώτερου φυσιολογικού (περίπου 50 ml/cm). Η αποθήκευση καμπυλών και η επιπροβολή τους μπορεί να προσφέρουν σημαντική βοήθεια στον καθημερινό χειρισμό του μηχανικά αεριζόμενου αρρώστου.
Κομβικά σημεία Η κυματομορφή της πίεσης στην παθητική αναπνοή προσφέρεται για γρήγορη εκτίμηση των μηχανικών ιδιοτήτων του αναπνευστικού και μπορεί να προειδοποιήσει για τον κίνδυνο υπερδιάτασης. Στη μηχανικά υποβοηθούμενη ενεργητική αναπνοή, η κυματομορφή της πίεσης παρέχει πληροφορίες για το εισπνευστικό έργο, τις αντιστάσεις του αναπνευστήρα και την επάρκεια της παρεχόμενης ροής. Η μέγιστη δυναμική πίεση (P D) μπορεί να αποτελέσει έναν καλό δείκτη για την ανταπόκριση στη βρογχοδιαστολή, ιδίως όταν μετριέται στο επίπεδο της τραχείας. Αντίθετα, δεν φαίνεται να αποτελεί καλό δείκτη για την εκτίμηση του κινδύνου πρόκλησης βαροτραύματος. Η μέτρηση της μέγιστης στατικής πίεσης στο τέλος της εκπνοής, αλλά και σε οποιοδήποτε σημείο του αναπνευστικού κύκλου, αντιπροσωπεύει την κυψελιδική πίεση. Η μέτρηση της μέγιστης στατικής πίεσης είναι χρήσιμη για τον υπολογισμό της διατασιμότητας του αναπνευστικού συστήματος, αλλά και αυτή καθαυτήν αποτελεί καλό δείκτη των μεταβολών της διατασιμότητας και της auto-peep. Όταν η P s υπερβαίνει την τιμή των 35 cm H 2O, ο κίνδυνος βαροτραύματος είναι υψηλός. Η γνώση της πίεσης του οισοφάγου είναι σημαντική για τη διάκριση των μηχανικών ιδιοτήτων των πνευμόνων από τις μηχανικές ιδιότητες του θωρακικού τοιχώματος, όπως και για την εκτίμηση της εισπνευστικής προσπάθειας. H μέτρηση της ροής κατά τη διάρκεια της αναπνοής είναι χρήσιμη για τον υπολογισμό των αντιστάσεων, όπως και για τον υπολογισμό του αναπνεόμενου όγκου με την ολοκλήρωση της κυματομορφής της σε συνάρτηση με τον χρόνο. Κατά τη διάρκεια παθητικού μηχανικού αερισμού με σταθερό V T, σταθερή C rs και σταθερή, οι αλλαγές των εισπνευστικών αντιστάσεων προκαλούν μεταβολή στην P aw. Όταν η P aw παραμένει σταθερή, οι μεταβολές αποτυπώνονται στην κυματομορφή της ροής. Η ταυτόχρονη καταγραφή πίεσης και ροής επιτρέπει τη γρήγορη εκτίμηση και το monitoring της δυναμικής υπερδιάτασης και της auto-peep. 2.14. Όγκος (volume) Οι μετρήσεις των όγκων και των χωρητικοτήτων (αθροίσματα όγκων) του αναπνευστικού συστήματος σε α- σθενείς της ΜΕΘ αφορούν μετρήσεις απόλυτες, όπως για παράδειγμα η λειτουργική υπολειπόμενη χωρητικότητα (FRC), και μετρήσεις όγκων αέρα σε σχέση με την FRC, όπως για παράδειγμα ο αναπνεόμενος όγκος (tidal volume, V T ), η ζωτική χωρητικότητα (vital capacity,vc ) και ο εγκλωβισμένος όγκος αέρα (air trapped) εξαιτίας της auto-peep. 2.14.1. Αναπνεόμενος όγκος (VT) Οι αναπνοές μικρού βάθους, με V T < 4 ml/kg, αποτελούν δείκτη μειωμένης δύναμης των αναπνευστικών μυών ή μειωμένης δραστηριότητας του αναπνευστικού κέντρου. Η μέτρηση του V T επιτρέπει τον υπολογισμό του κατά λεπτό αερισμού (V E), δείκτη του έργου της αναπνοής, και του μέγιστου εθελούσιου αερισμού (maximal voluntary ventilation, MVV), δείκτη των αναπνευστικών εφεδρειών και της αντοχής. Σε διασωληνωμένους ασθενείς, ο ΜVV και ο V E είναι μέτριοι προγνωστικοί δείκτες της ικανότητας αποσύνδεσης από τον αναπνευστήρα. Τιμή V E < 10 L/min, σε συνδυασμό με MVV 2V E, δείχνει ικανοποιητικές αναπνευστικές εφεδρείες για την αποσύνδεση από τον αναπνευστήρα. Η σύγκριση εισπνευστικού και εκπνευστικού V T επιτρέπει την ανίχνευση διαφυγής αέρα από τους αεραγωγούς ή από το κύκλωμα του αναπνευστήρα. Σημειώνεται ότι ο εκπνεόμενος όγκος είναι μεγαλύτερος του εισπνεομένου λόγω της αποσυμπίεσης (compressible volume).
2.14.2. Ζωτική χωρητικότητα (VC) H ζωτική χωρητικότητα (VC) αποτελεί έναν συνολικό δείκτη της ελαστικότητας του θώρακα, της υποκειμενικής προσπάθειας και της δύναμης των αναπνευστικών μυών. Μια τιμή της VC > 10 ml/kg σε διασωληνωμένους και μηχανικά αεριζόμενους ασθενείς είναι καλός προγνωστικός δείκτης για επιτυχή αποσύνδεση από τον αναπνευστήρα. Η μέτρηση της VC προϋποθέτει πλήρη συνεργασία του ασθενή. Σε αρρώστους που δεν μπορούν να συνεργαστούν, η VC μπορεί να εκτιμηθεί με τη χρήση βαλβίδων ενός δρόμου στην εισπνοή και την εκπνοή. Το άθροισμα των εισπνευστικών όγκων με βαλβίδα που επιτρέπει αποκλειστικά την εισπνοή αποτελεί δείκτη της εισπνευστικής χωρητικότητας, που όμως σχετίζεται περισσότερο με τις ελαστικές ιδιότητες του αναπνευστικού, παρά με τη δύναμη των αναπνευστικών μυών. 2.14.3. Εγκλωβισμένος αέρας (air trapped) Ο εγκλωβισμός του αέρα στους πνεύμονες, λόγω της auto-peep, μπορεί να υπολογιστεί κατά την παθητική μηχανική υποστήριξη της αναπνοής, αν αφεθεί το αναπνευστικό σύστημα να ισορροπήσει μετά από μία εισπνοή. Η διαφορά του ολικού εκπνεόμενου όγκου από τον V T αντιπροσωπεύει τον εγκλωβισμένο αέρα. Ο εγκλωβισμένος αέρας μπορεί να υπολογιστεί και από το γινόμενο: C rs x auto-peep. 2.14.4. Τεχνική, μέθοδοι και προβλήματα στη μέτρηση των όγκων 2.14.4.1. Συμπίεση αέρα Οι μετρήσεις του αναπνεόμενου όγκου κατά τη διάρκεια μηχανικής αναπνοής επηρεάζονται από τη θετική πίεση και τη διατασιμότητα του κυκλώματος. Μέρος του εισπνεόμενου όγκου αέρα κατά τη διάρκεια της μηχανικής αναπνοής δεν συμμετέχει στον αερισμό των πνευμόνων, αλλά διατείνει το κύκλωμα του αναπνευστήρα. Αυτός ο όγκος αέρα χαρακτηρίζεται ως συμπιεζόμενος όγκος (compressible volume). Αν ο συμπιεζόμενος ό- γκος δεν υπολογίζεται όταν ρυθμίζεται ο V T στον αναπνευστήρα, ο άρρωστος θα πάρει μικρότερο του επιθυμητού V T. Επίσης, οι μετρήσεις που εξαρτώνται από τον V T, όπως για παράδειγμα η διατασιμότητα, θα παρουσιάσουν σημαντική απόκλιση. Ο συμπιεζόμενος όγκος (V c) εξαρτάται από την P peak και τη διατασιμότητα του κυκλώματος (C c), και ισχύει Vc = C c x P peak. Αρκετοί σύγχρονοι αναπνευστήρες υπολογίζουν και διορθώνουν αυτόματα τον συμπιεζόμενο όγκο. Σε αναπνευστήρες που δεν υπολογίζουν τον συμπιεζόμενο όγκο, πρέπει ο V T να υπολογίζεται μετά την αφαίρεση του V c ή η μέτρηση να γίνεται στο επίπεδο του Y-piece. 2.14.4.2. Ατμοσφαιρικές (ambient temperature and pressure, saturated ATPS) και σωματικές (body temperature and pressure, saturated BTPS) συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας Σύμφωνα με τον νόμο του Charles, ο όγκος του αέρα είναι ανάλογος με την απόλυτη θερμοκρασία. Η θερμοκρασία σώματος και η θερμοκρασία περιβάλλοντος σχεδόν πάντα διαφέρουν σημαντικά, με αποτέλεσμα την ανάγκη αναγωγής των σωματικών συνθηκών σε ατμοσφαιρικές συνθήκες. Ο αέρας στους πνεύμονες έχει θερμοκρασία 37 ο C και είναι κορεσμένος με υδρατμούς (συνθήκες BTPS). Οι ατμοσφαιρικές συνθήκες χαρακτηρίζονται ως ATPD (ambient temperature and pressure, dry) και ATPS, ανάλογα με το αν ο αέρας είναι ξηρός ή κορεσμένος με υδρατμούς. Όταν η συσκευή μέτρησης ροής ή όγκου έχει διαφορετική θερμοκρασία από τη θερμοκρασία σώματος, απαιτείται ένας παράγοντας μετατροπής για να είναι σωστοί οι υπολογισμοί. Για παράδειγμα, σε θερμοκρασία ατμόσφαιρας 20 ο C, ο παράγοντας μετατροπής των ATPS σε BTPS είναι 1.102. Όταν, όμως, ο πνευμονοταχογράφος βρίσκεται πολύ κοντά στον αεραγωγό του ασθενή και, έτσι, ο αέρας δεν προλαβαίνει να ψυχθεί, δεν είναι απαραίτητη η μετατροπή. Οι περισσότεροι σύγχρονοι αναπνευστήρες έχουν ενσωματωμένη τη λειτουργία αυτής της μετατροπής.
Υγρασία: Η μέτρηση του όγκου επηρεάζεται και από την υγρασία. Ο όγκος του αέρα αυξάνει όταν είναι κορεσμένος με υδρατμούς σε σχέση με τον ξηρό αέρα, και η αύξηση αυτή γίνεται μεγαλύτερη, όσο αυξάνει και η θερμοκρασία. Για παράδειγμα, 1.000 ml αέρα σε ξηρές συνθήκες αυξάνονται σε 1.025 ml, όταν κορεστούν στους 21 ο C, και σε 1.066 ml, όταν κορεστούν στους 37 ο C. Παρ όλα αυτά, οι κατασκευαστές δεν έχουν ενσωματώσει αισθητήρες υγρασίας στους αναπνευστήρες. Μέθοδοι μέτρησης όγκων: Οι μετρήσεις των όγκων γίνονται ή με τη χρήση μηχανικού σπιρομέτρου ή, συχνότερα, με την ολοκλήρωση του κύματος της ροής ή με την ανίχνευση των κινήσεων του θώρακα. Η άμεση μέτρηση του όγκου μπορεί, επίσης, να γίνει με διάφορα σπιρόμετρα χειρός. Οι συσκευές αυτές τοποθετούνται μεταξύ τραχειοσωλήνα και κυκλώματος του αναπνευστήρα, και έτσι δεν επηρεάζονται από το φαινόμενο της συμπίεσης του όγκου στο αναπνευστικό κύκλωμα. Είναι πολύ ακριβείς για ροές 3-200 L/min, αλλά η αξιοπιστία τους επηρεάζεται σημαντικά για ροές μεγαλύτερες από 300 L/min [11]. 2.15. Ελαστικότητα και ενδοτικότητα (elastance and compliance) 2.15.1. Γενικές αρχές Οι ελαστικές ιδιότητες μιας διατατής δομής, όπως είναι οι πνεύμονες ή το θωρακικό τοίχωμα, χαρακτηρίζονται από τη σχέση ανάμεσα στον όγκο και στη στατική πίεση που απαιτείται για να διατηρηθεί το σύστημα διατεταμένο πάνω από το επίπεδο ισορροπίας, δηλαδή πάνω από το επίπεδο της λειτουργικής υπολειπόμενης χωρητικότητας (FRC) (Εικόνα 2.1). Σε φυσιολογικό αναπνευστικό σύστημα και για διακυμάνσεις φυσιολογικού εύρους (δηλαδή στο επίπεδο του αναπνεόμενου όγκου, VT), οι μεταβολές της πίεσης (ΔP) και του όγκου (ΔV) έχουν πρακτικά γραμμική σχέση. Έτσι, η σχέση πίεσης όγκου μπορεί να προσδιοριστεί από έναν μόνο αριθμό, όσον αφορά την ελαστικότητα (elastance, E = ΔP/ΔV) ή την ενδοτικότητα (compliance, C = ΔV/ΔΡ). Στο παθητικά κινούμενο αναπνευστικό σύστημα, η πίεση που διατείνει τους πνεύμονες (διαπνευμονική πίεση, P transpulmonary) είναι η διαφορά μεταξύ της κυψελιδικής και της υπεζωκοτικής πίεσης (P alv P pl), και η πίεση που διατείνει το θωρακικό τοίχωμα είναι η διαφορά μεταξύ της υπεζωκοτικής και της ατμοσφαιρικής πίεσης (P pl P atm). Συνεπώς, η πίεση που διατείνει ολόκληρο το αναπνευστικό σύστημα είναι: P rs = (P alv P pl) + (P pl P atm), και ισχύει P rs = P alv, αν θεωρήσουμε ότι P atm = 0. H κατά προσέγγιση μέτρηση της υπεζωκοτικής πίεσης (π.χ., η οισοφαγική πίεση, P es) επιτρέπει να επιμερίσουμε τη διαφορά πίεσης P alv P atm και να προσδιορίσουμε την επιμέρους ενδοτικότητα (C) ή ελαστικότητα (E) του θωρακικού τοιχώματος και των πνευμόνων. Επειδή η ελαστικότητα των δύο παραπάνω δομών είναι «εν σειρά», προστίθεται. Επομένως, η ελαστικότητα του αναπνευστικού συστήματος (E rs) είναι το άθροισμα της ελάστωσης των πνευμόνων (E L) και του θωρακικού τοιχώματος (E cw): E rs = E L + E cw. Κατά συνέπεια, και για την ενδοτικότητα (το αντίστροφο της ελαστικότητας) ισχύει: 1/C rs = 1/C L + 1/C cw. Σε ασθενείς με μηχανική υποστήριξη της αναπνοής, η πίεση που ασκείται από τον αναπνευστήρα διατείνει, εκτός από το αναπνευστικό σύστημα, και το κύκλωμα των σωλήνων που συνδέουν τον αναπνευστήρα με τον ασθενή. Επομένως, η συνολική ενδοτικότητα του συστήματος αρρώστου αναπνευστήρα θα είναι: C tot = C rs + C tube. Η ερμηνεία της ενδοτικότητας στις ΜΕΘ απαιτεί προσοχή, αφού η μέτρησή της επηρεάζεται τόσο από το μέγεθος του πνεύμονα όσο και από τις μεταβολές του όγκου του. Σε ορισμένους ασθενείς με απώλεια πνευμονικού όγκου (πνευμονεκτομή, μαζική ατελεκτασία), η μετρούμενη ενδοτικότητα ελαττώνεται, χωρίς να μεταβάλλεται η ενδοτικότητα του υπόλοιπου πνευμονικού ιστού. Αυτό το σχετικά παράδοξο εκλείπει, όταν υπολογιστεί η ειδική ενδοτικότητα (specific compliance, Ειδική ενδοτικότητα = Μετρούμενη ενδοτικότητα / Απόλυτος πνευμονικός όγκος). Θεωρητικά, όταν αξιολογούνται οι ελαστικές ιδιότητες του πνευμονικού ιστού, η ειδική ενδοτικότητα είναι προτιμητέα, αλλά δυστυχώς ο απόλυτος πνευμονικός όγκος είναι δύσκολο να προσδιοριστεί σε ασθενείς που αερίζονται μηχανικά. Σε ένα απόλυτα ελαστικό σύστημα, η σχέση πίεσης όγκου παραμένει γραμμική σε όλους τους όγκους και η κλίση της (slope) δεν εξαρτάται από τη φάση της αναπνοής. Εν τούτοις, η σχέση πίεσης όγκου του αναπνευστικού συστήματος είναι καμπυλόγραμμη (Εικόνα 2.14) και δείχνει υστέρηση (δηλαδή, μεταβάλλεται η μορφολογία ή/και η κλίση της καμπύλης πίεσης όγκου μεταξύ της εισπνοής και της εκπνοής) (Εικόνα 2.15α).
Εικόνα 2.14 Ο ίδιος αναπνεόμενος όγκος (ΔV) οδηγεί σε τελείως διαφορετικές τιμές ενδοτικότητας (ΔV/ΔP), ανάλογα με την περιοχή της εισπνευστικής καμπύλης πίεσης όγκου που κινείται. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, η ενδοτικότητα είναι καλύτερη (υψηλότερη) στο μεσαίο τμήμα της εισπνευστικής καμπύλης πίεσης όγκου (BC), χειρότερη στο άνω τρίτο της καμπύλης (CD) και ενδιάμεση στο πρώτο (ΑΒ). Η υστέρηση αυτή γίνεται μεγαλύτερη, όσο αυξάνονται οι κυψελίδες που επιστρατεύονται ή συμπίπτουν κατά τη διάρκεια ενός αναπνευστικού κύκλου (Εικόνα 2.15β). Κατά παραδοχή, όταν υπολογίζεται μία και μόνο τιμή για την ενδοτικότητα, αυτή αναφέρεται στην κλίση της γραμμής που ενώνει τα σημεία μηδενικής ροής, πριν από την έναρξη της εισπνοής και κατά το τέλος της εκπνοής [1]. Εικόνα 2.15 Υστέρηση στην καμπύλη πίεσης όγκου (α), που αυξάνει μετά από επιδείνωση των μηχανικών χαρακτηριστικών του αναπνευστικού συστήματος (β). Η ενδοτικότητα του αναπνευστικού συστήματος C rs μπορεί να επηρεαστεί από κάθε διεργασία που «σκληραίνει» τους πνεύμονες ή το θωρακικό τοίχωμα. Εμφανής «σκλήρυνση» του πνεύμονα και μείωση της ενδοτικότητάς του παρατηρείται σε υπερδιάταση, πνευμονικές διηθήσεις και απώλεια όγκου. Αντίθετα, η συλλογή υγρού ή αέρα στην υπεζωκοτική κοιλότητα, οι μετεγκαυματικές εσχάρες, η παχυσαρκία, ο ασκίτης, η μυϊκή προσπάθεια και οι μεταβολές θέσεων οδηγούν σε «σκλήρυνση» του θωρακικού τοιχώματος και αντίστοιχη μείωση της ενδοτικότητάς του.
2.15.2. Χρησιμότητα του υπολογισμού της ενδοτικότητας Ο εύκολος υπολογισμός της C rs στους μηχανικά αεριζόμενους ασθενείς επιτρέπει την ευρεία εφαρμογή στην κλινική πράξη. H πορεία μιας διηθητικής νόσου των πνευμόνων ή του πνευμονικού οιδήματος μπορεί να εκτιμηθεί με επανειλημμένες μετρήσεις της C rs. H μέτρηση της ενδοτικότητας του αναπνευστικού συστήματος μπορεί, επίσης, να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση θεραπευτικών χειρισμών και παρεμβάσεων, όπως για την επιλογή του αναπνεόμενου όγκου και της θετικής τελοεκπνευστικής πίεσης (PEEP), τη διούρηση, την καταστολή ή την παράλυση και την επιλογή θέσης του ασθενή (πρηνή ή ύπτια). Όταν η PEEP που επιλέγεται προκαλεί διάνοιξη των κυψελίδων, η C rs βελτιώνεται. Μετά, όμως, από την πλήρη διάνοιξη των κυψελίδων, η περαιτέρω αύξηση της PEEP μπορεί να προκαλέσει υπερδιάταση, αύξηση του νεκρού χώρου και μείωση της Crs, καθώς ο υπερδιατεταμένος πνεύμονας τείνει να πλησιάσει τα όρια της ελαστικής αντοχής του. Η συσσώρευση υγρού στις κυψελίδες και η διούρηση (που διευκολύνει την απομάκρυνσή του) έχουν αντίθετο αποτέλεσμα στη C rs. H μυοχάλαση εξουδετερώνει τη μυϊκή τάση και βελτιώνει συχνά τη λειτουργική ενδοτικότητα του θωρακικού τοιχώματος. Οι μεταβολές της θέσης του σώματος μπορεί να επηρεάσουν σημαντικά την ενδοτικότητα του θωρακικού τοιχώματος C cw και, κατά συνέπεια, την ενδοτικότητα του αναπνευστικού συστήματος C rs, χωρίς να μεταβάλλεται η ενδοτικότητα του πνευμονικού ιστού C L. 2.15.3. Μέτρηση της στατικής ενδοτικότητας Κατά τη διάρκεια της παθητικής μηχανικής αναπνοής, η C rs μπορεί να υπολογιστεί από τη μέτρηση της μέγιστης στατικής πίεσης (P plateau ή P s), της τελοεκπνευστικής κυψελιδικής πίεσης (P ex = PEEP + auto-peep) και του χορηγούμενου αναπνεόμενου όγκου. Ο όγκος που χορηγείται στον ασθενή μπορεί να μετρηθεί απευθείας με πνευμονοταχογράφο, που συνδέεται στο εγγύς άκρο του ενδοτραχειακού σωλήνα, ή να υπολογιστεί έμμεσα με την αφαίρεση του αέρα από τον χορηγούμενο V T, που «παγιδεύεται» στο ευένδοτο κύκλωμα (compressible volume). Αν δεν υπάρξει κάποια διορθωτική παρέμβαση σχετικά με την επίδραση της πίεσης στον αέρα που συμπιέζεται (gas compression), ο ρυθμιζόμενος στον αναπνευστήρα αναπνεόμενος όγκος (MV T) θα διαφέρει από εκείνον που χορηγείται στον ασθενή και, επομένως, δεν πρέπει να χρησιμοποιείται χωρίς διόρθωση για τον υπολογισμό της C rs. Οι περισσότεροι σύγχρονοι αναπνευστήρες διορθώνουν αυτόματα τον χορηγούμενο αναπνεόμενο όγκο. Ο όγκος αέρα που «καταναλώνεται» στο κύκλωμα ισούται με το γινόμενο της μέγιστης δυναμικής πίεσης PD και της ενδοτικότητας του κυκλώματος (C circuit) ο δε υπολογισμός του γίνεται κατά προσέγγιση, αφού η ενδοτικότητα του κυκλώματος μεταβάλλεται με τη δυναμική πίεση. Αν υπάρχει auto-peep ή προστίθεται εξωτερική PEEP, η πίεση που διατείνει το αναπνευστικό σύστημα κατά την εισπνοή θα είναι P s Ρ ex, όπου P ex = auto-peep + ΡΕEP. Συνεπώς, η ενδοτικότητα του αναπνευστικού συστήματος υπολογίζεται μαθηματικά ως εξής: MVT P C D Crs P P S ex circuit όπου MV T ο χορηγούμενος από τον αναπνευστήρα αναπνεόμενος όγκος, P D η δυναμική πίεση που διατείνει το κύκλωμα, C circuit η ενδοτικότητα του κυκλώματος και P s P ex η πίεση που διατείνει το αναπνευστικό σύστημα. Στην ενεργητική αναπνοή, η C cw (επομένως και η C rs) δεν είναι δυνατόν να υπολογιστεί, αφού η δραστική πίεση που διατείνει τον θώρακα δεν μπορεί να μετρηθεί, όταν υπάρχει δραστηριότητα αναπνευστικών μυών. Παρ όλα αυτά, η ενδοτικότητα των πνευμόνων C L μπορεί να υπολογιστεί, όταν καταγράφεται η P es και η ροή (V * ), διότι έτσι παρέχεται η δυνατότητα εκτίμησης της διαπνευμονικής πίεσης (P alv P es) με συνθήκες μηδενικής ροής (quasi-static), και από την ολοκλήρωση της κυματομορφής της ροής προκύπτει ο όγκος. 2.15.4. Μέτρηση της δυναμικής ενδοτικότητας του αναπνευστικού συστήματος (Crs dyn)
Ο υπολογισμός της δυναμικής ενδοτικότητας γίνεται από τον αναπνεόμενο όγκο και την P peak μετά από αφαίρεση της ΡΕΕΡ: C rs-dyn = V T/(P peak PEEP). Η δυναμική ενδοτικότητα (Εικόνα 2.15) δεν αντιπροσωπεύει την πραγματική ενδοτικότητα του αναπνευστικού συστήματος, αφού η P peak περιλαμβάνει και την πίεση για τις αντιστάσεις ροής [1, 5, 6]. 2.15.5. Καμπύλη πίεσης όγκου (P/V curve) Στην καθημερινή κλινική πράξη, η μέτρηση της ενδοτικότητας (compliance) είναι μια σχετικά απλή διαδικασία, που γίνεται με τους περισσότερους αναπνευστήρες. Μια πιο εμπεριστατωμένη μελέτη της σχέσης πίεσης όγκου σε ασθενείς με μηχανική υποστήριξη της αναπνοής μπορεί να επιτευχθεί με τη μέθοδο της υπερσύριγγας (supersyringe method). Η μέθοδος αυτή προϋποθέτει την καταστολή και την παράλυση του ασθενή, έτσι ώστε το αναπνευστικό σύστημα να βρίσκεται σε πλήρη χαλάρωση (full relaxation). Η σύριγγα έχει χωρητικότητα 1,5-2 L και είναι συνδεδεμένη με πνευμονοταχογράφο και μετατροπέα (transducer) πίεσης. Στο τέλος ενός α- ναπνευστικού κύκλου, ο ασθενής αποσυνδέεται από τον αναπνευστήρα, η σύριγγα συνδέεται με τον τραχειοσωλήνα και γίνεται σταδιακή εμφύσηση 50-200 ml αέρα με μεσοδιαστήματα 2-3 s, δηλαδή χρόνου ικανού για τη σταθεροποίηση των πιέσεων στους αεραγωγούς. Οι εμφυσήσεις συνεχίζονται μέχρις ότου δοθεί συνολικός όγκος περίπου 1.700 ml (όσο δηλαδή η εισπνευστική χωρητικότητα) ή μέχρι η πίεση των αεραγωγών να φτάσει τα 40 ή 50 cm H 2O. Τότε αρχίζει η εκπνοή με τον ίδιο σταδιακό τρόπο, μέχρις ότου η πίεση των αεραγωγών φτάσει στην ατμοσφαιρική πίεση. Η παραπάνω διαδικασία διαρκεί 60-90 s, και επαναλαμβάνεται τουλάχιστον 3 φορές, για να ληφθεί ο μέσος όρος των τιμών. Παρόμοιες στατικές καμπύλες πίεσης/όγκου παρέχονται από πολλούς σύγχρονους αναπνευστήρες, χωρίς αποσύνδεση του αρρώστου. Οι μετρήσεις της στατικής πίεσης των αεραγωγών λαμβάνονται σε διαφορετικούς και προοδευτικά αυξανόμενους εισπνεόμενους όγκους σε κατασταλμένους και παραλυμένους ασθενείς. Τα αποτελέσματα αυτής της μεθόδου έχουν πολύ καλή συσχέτιση με τα αποτελέσματα της μεθόδου της υπερσύριγγας. Η στατική καμπύλη πίεσης όγκου μπορεί να δώσει σημαντικές πληροφορίες. Η αρχική ενδοτικότητα (starting compliance) έχει συνήθως χαμηλή τιμή, στοιχείο που αντανακλά τη χαμηλή διατασιμότητα του αναπνευστικού συστήματος, τους χαμηλούς όγκους και τις σχετικά υψηλές πιέσεις που απαιτούνται για τη διάνοιξη των κλειστών αεραγωγών. Η ενδοτικότητα διάτασης (inflation compliance) ποσοτικοποιεί τη διατασιμότητα του αναπνευστικού συστήματος, όταν όλες οι δυνητικά επιστρατεύσιμες κυψελίδες είναι ανοιχτές. Το σημείο εκείνο στην καμπύλη πίεσης όγκου, όπου η αρχική ενδοτικότητα μεταπίπτει στην ενδοτικότητα διάτασης, α- ντιστοιχεί στο σημείο καμπής (inflection point, P flex), δηλαδή στην πίεση στην οποία οι αεραγωγοί ή οι κυψελίδες ανοίγουν (Εικόνα 2.16). Το κατώτερο P flex συσχετίζεται καλά με τον όγκο σύγκλεισης (closing volume). Έχει προταθεί ότι η άριστη PEEP σε ασθενείς με οξεία πνευμονική βλάβη (acute lung injury) είναι λίγο πιο πάνω από το κατώτερο P flex, δηλαδή αντιστοιχεί στο κατώτερο σημείο της γραμμής της ενδοτικότητας διάτασης. Όσο προσεγγίζεται η ολική πνευμονική χωρητικότητα, η καμπύλη πίεσης όγκου αλλάζει κλίση (upper inflation point), λόγω της μείωσης της ενδοτικότητας από την υπερδιάταση. O υπολογισμός της ενδοτικότητας εμπεριέχει και το εκπνευστικό σκέλος της καμπύλης πίεσης όγκου, αλλά η δυσκολία προτύπωσης της μέτρησής του σε μηχανικά αεριζόμενους ασθενείς δεν έχει επιτρέψει την ευρεία χρήση του στην καθημερινή κλινική πράξη. Στην καμπύλη πίεσης όγκου, οι γραμμές της εισπνοής και της εκπνοής δεν συμπίπτουν (φαινόμενο υστέρησης) (Εικόνα 2.16). Αυτή η διαφορά μεταξύ του όγκου εισπνοής και εκπνοής αφορά τον όγκο του αέρα που παγιδεύεται στον πνεύμονα, το οξυγόνο που απορροφάται, το διοξείδιο του άνθρακα που αποβάλλεται, την ύγρανση και τη διαφορά θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.
Εικόνα 2.16 Μηχανική αναπνοή πάνω στον άξονα πίεσης/όγκου. Διακρίνονται τα σημεία μεταβολής της κλίσης της καμπύλης P flex (Α: ανώτερο σημείο καμπής στο εκπνευστικό σκέλος, Β: κατώτερο σημείο καμπής στο εισπνευστικό σκέλος). Επισημαίνεται η διαφορά στο εισπνευστικό και στο εκπνευστικό σκέλος της καμπύλης (υστέρηση). Το εισπνευστικό και το εκπνευστικό σκέλος της καμπύλης πίεσης όγκου μπορεί να αποτελούνται ακόμη και από 4 διαφορετικά τμήματα (Εικόνα 2.17). Στις περισσότερες κλινικές περιπτώσεις, όμως, η μετάβαση από το ένα τμήμα στο άλλο δεν έχει σαφή όρια και δεν αναδεικνύονται σημεία καμπής (inflection points) [11, 12]. 2.16. Αντιστάσεις (resistance, R) 2.16.1. H χρησιμότητα του υπολογισμού των αντιστάσεων Οι αντιστάσεις τριβής των αεραγωγών κατά τη διάρκεια ροής του αέρα (R) ορίζονται ως ο λόγος της οδηγού πίεσης (P drive) προς την αντίστοιχη ροή (R = P drive/ ). H αντίσταση συνήθως εκφράζεται σε cm H 2O/L/s. Οι μετρήσεις των αντιστάσεων έχουν αποδειχθεί χρήσιμες στη διάγνωση, στην παρακολούθηση και στην αξιολόγηση της θεραπευτικής αγωγής. Το μεγαλύτερο μέρος των υπολογιζόμενων αντιστάσεων κατά τη διάρκεια της εισπνοής οφείλεται στους αεραγωγούς, παρότι στο παραπάνω πηλίκο συμπεριλαμβάνεται και το μικρό ποσοστό των αντιστάσεων των ιστών και της «αδράνειας» του συστήματος. Όπως και η ενδοτικότητα, έτσι και οι αντιστάσεις εξαρτώνται από τον πνευμονικό όγκο. H ακτινωτή έλξη των αεραγωγών και η διάμετρος του αυλού τους είναι ανάλογες του πνευμονικού όγκου, ιδιαίτερα σε όγκους μικρότερους από τη λειτουργική υπολειπόμενη χωρητικότητα. Σε ασθενείς με προχωρημένου βαθμού αποφρακτική νόσο των αεραγωγών, η διάμετρος των αεραγωγών εξαρτάται από τον όγκο σε όλο το φάσμα της ζωτικής χωρητικότητας. Δεδομένου ότι οι αεραγωγοί δεν είναι άκαμπτοι και η εισπνευστική και η εκπνευστική ροή δεν είναι ίδιες, οι εισπνευστικές και οι εκπνευστικές αντιστάσεις (R Ι και R Ε) συχνά διαφέρουν, η δε R Ε μεταβάλλεται δραματικά, ακόμη και κατά τη διάρκεια της εκπνοής. Τέτοιες μεταβολές είναι ιδιαίτερα εμφανείς σε ασθενείς με απόφραξη των αεραγωγών, στους οποίους η δυναμική σύμπτωση των αεραγωγών, κατά τη διαδικασία της βίαιης ή ακόμη και της ήρεμης εκπνοής, αυξάνει θεαματικά τις R Ε και περιορίζει τη ροή [1].