Trieste 7 giugno 2006 LA VENTILAZIONE NON INVASIVA

Trieste, 7 giugno 2006 LA VENTILAZIONE NON INVASIVA NELL’INSUFFICIENZA RESPIRATORIA ACUTA A. Vianello Fisiopatologia Respiratoria – Azienda Ospedaliera di Padova

FUNZIONE RESPIRATORIA VENTILAZIONE = trasporto dell' aria lungo le vie aeree PERFUSIONE = irrorazione sanguigna dei capillari polmonari DIFFUSIONE = scambio di gas a livello alveolo-capillare VENTILAZIONE + PERFUSIONE + DIFFUSIONE = APPORTO DI O 2 E RIMOZIONE DI CO 2

INSUFFICIENZA RESPIRATORIA E’ l’incapacità del sistema respiratorio di assolvere ai suoi due principali compiti: 1. Apportare un’adeguata quantità di ossigeno al sangue arterioso; 2. Rimuovere la corrispondente quantità di anidride carbonica dal sangue venoso misto.

CRITERI DIAGNOSTICI PO 2 < 60 mm. Hg PCO 2 > 45 -50 mm. Hg

Upper airways Respiratory centers Upper motor neurons Chest wall Neuromuscular junction Anterior horn cells Lower motor neuron POMPA VENTILATORIA Respiratory muscles

EQUILIBRIO VENTILAZIONEPERFUSIONE

DIFFUSIONE ALVEOLOCAPILLARE

INSUFFICIENZA RESPIRATORIA “LUNG FAILURE” “PUMP FAILURE” IPOSSIEMIA IPERCAPNIA

A B A) Ventilazione insufficiente B) Perfusione insufficiente

0. 15 -0. 18 Soglia di fatica diaframmatica

Classificazione eziologica dell’insufficienza respiratoria I. R. da cedimento del POLMONE • ARDS • Edema polmonare • Embolia polmonare • Polmoniti • Pneumopatie interstiziali • Asma-BPCO I. R. da cedimento della POMPA VENTILATORIA • Malattie neuromuscolari • Cifoscoliosi • Obesità I. R. “MISTA” Tutte le forme precedenti complicate e/o in fase avanzata • riacutizzazione di BPCO • stato di male asmatico • edema polmonare in obesità

SCOPI DELLA VENTILAZIONE MECCANICA - Ridurre il lavoro respiratorio - Migliorare gli scambi gassosi - Correggere l’acidosi respiratoria - Riespandere le zone atelectasiche - Ridurre il rischio di complicanze

COMPLICANZE DELL’INTUBAZIONE ENDOTRACHEALE Legate alla procedura dell’intubazione • sanguinamenti del cavo orale e/o del naso • traumi dentali • escoriazioni, edema e/o emorragie submucose della faringe • dislocazione delle cartilagini aritenoidi • lesione delle corde vocali • perforazione tracheale • intubazione di un bronco principale • arresto cardiaco • convulsioni generalizzate • distensione gastrica e rischio di inalazione

COMPLICANZE DELL’INTUBAZIONE ENDOTRACHEALE Legate alla permanenza del tubo endotracheale • polmonite (VAP), sinusite, otite • lesioni da decubito faringee e/o laringee: edema, emorragie, ulcerazioni, granulomi, stenosi, tracheomalacia • fistola tracheo-esofagea • riduzione della clearance muco-ciliare Legate al confezionamento della tracheostomia • perdita della fonazione • disfagia

VANTAGGI DELLA NIMV La mancanza di invasività consente: - ventilazione come opzione “precoce” - trattamento intermittente - maggior comfort per il paziente - ridotta necessità di sedazione - effettuazione fuori dalla I. C. U. - collaborazione con il fisioterapista - conservazione di fonazione e deglutizione - conservazione della capacità di tossire ed espettorare

Types of ARF treated with noninvasive ventilation Diagnosis for ARF Obstructive Restrictive Parenchymal Cardiogenic COPD Asthma Cystic fibrosis Upper airway obstruction Chest wall deformity Neuromuscular diseases Obesity hypoventilation AIDS-related pneumonia ARDS Infectious pneumonia Acute pulmonary edema* Metha & Hill, AJRCCM 2001

INDICAZIONI ALLA NIMV ü Criteri Clinici - distress respiratorio da moderato a severo - dispnea ingravescente - tachipnea (FR > 35 atti/min) ü Criteri Emogasanalitici - acidosi respiratoria (p. H < 7. 35, Pa. CO 2 > 45 mm. Hg elettiva, > 55 mm. Hg assoluta) - grave insufficienza “polmonare” (Pa. O 2 < 50 mm. Hg, Pa. O 2/Fi. O 2<200 oppure Aa. DO 2>20 o Sa. Hb. O 2 < 88%)

Dove va praticata la NIMV? Fattori da considerare • Disponibilità di uno staff esperto • Presenza continuativa nel corso delle 24 ore • Rapido accesso all’intubazione endotracheale e alla ventilazione invasiva • Severità dell’insufficienza respiratoria e probabilità di successo • Risorse per il monitoraggio Lightowler, ERM 2001

COME E DOVE VENTILARE IL PAZIENTE? a) Insufficienza respiratoria acuta ipossiemicoipercapnica moderata (7. 30 < p. H < 7. 35) ü Setting: Setting UTIR o Reparto ordinario ü Tipo di ventilatore: ventilatore domiciliare ü Maschera: Maschera nasale (paziente collaborante; perdite scarse) o facciale ü Impostazione: • FIO 2 tale da ottenere Sa. O 2 90 -92%; • pressione inspiratoria progressivamente crescente fino a VTexp 6 -8 m. L/kg • PEEP < 5 cm. H 2 O

COME E DOVE VENTILARE IL PAZIENTE? b) Insufficienza respiratoria acuta ipossiemicoipercapnica grave (p. H < 7. 30) üSetting: Setting UTI o UTIR ü Tipo di ventilatore: ventilatore da T. I. con allarmi e monitoraggio ü Maschera: Maschera facciale ü Impostazione iniziale: • FIO 2 tale da ottenere Sa. O 2 90 -92%; • pressione inspiratoria progressivamente crescente fino a VTexp 6 -8 m. L/kg • PEEP < 5 cm. H 2 O, qualora non sia possibile misurare PEEPi

SUCCESS RATE Reference COPD p. H Mode Location Control Outcome ICCICM 2001 Metha 2001 30 7. 33 ACV Ward 30 SMT 11 7. 29 PSV 12 SMT Bott 1993 Kramer 1995 Brochard 1995 Celikel 1998 Barbè 1996 43 15 14 7. 28 7. 33 PSV PSV ICU or step -down ICU Ward Survival 25/26 21/30 ETI 9% 63% 42 SMT 15 SMT 10 SMT ETI 26% 74% Failure 7% 40% ETI 0% 0% 12 118 7. 27 7. 32 PSV ICU Ward 11 SMT 118 SMT ETI 25% 45% Failure 15% 27%

Mortality rate Reference SMT % NPPV % ICCICM 2001 30 10 Metha 2001 13 6 Bott 1993 29 9 Brochard 1995 0 0 Celikel 1998 9 8 Barbè 1996 20 10

Prospective randomized trials examining ICU length of stay (LOS) using NPPV in ARF Reference Patients n Disease Bott Brochard Kramer Celikel Antonelli Nava Girault Wood Confalonieri 60 85/275 31 30 64/486 50/68 33/53 27/87 56/102 Wysocki Martin 41/116 61/76 COPD/Other COPD Hypoxaemic RF COPD/Weaning Varied/ER Severe CAP/COPD Varied ICU LOS (days) NPPV Control N/A N/A 6. 6 5 15. 1 5. 4 12. 3 6. 8 5. 5 2. 9 1. 8 0. 25 2. 1 17 19 5. 0 N/A N/A 14 13 24 13 14. 1 7. 5 4. 9 3. 2 4. 8 1. 7 7. 6 2. 2 25 23 6. 0

Clinical Outcome of Patients: Cumulative Data NIMV ETI P Value Death, No 2 8 0. 046 Treat. Failure, No 4 11 0. 021 8. 4 (2. 8) 2. 8 (11) 0. 0001 14. 9 (10. 7) 47. 1(51. 9) 0. 032 Time to improvement, hrs ICU stay, days Vianello, Intensive Care Med 2000

CONTROINDICAZIONI ALLA NIMV § incapacità di collaborazione del paziente § instabilità emodinamica § instabilità elettrica cardiaca (aritmie ventricolari) § IMA recente § rischio di inalazione (coma, deficit deglutizione, sanguinamenti prime vie aeree o gastrointestinali) § incapacità di eliminare le secrezioni bronchiali § deformità facciali o recenti interventi di ch. maxillofacciale o ORL § recenti interventi di chirurgia esofago-gastrica

Mechanical Insufflation-Exsufflation Improves Outcomes for Neuromuscular Disease Patients with Respiratory Tract Infections A. VIANELLO, A. CORRADO, G. ARCARO, F. GALLAN, C. ORI, M. MINUZZO, M. BEVILACQUA Group B p Value Time spent on MV (days) 9. 4 ± 6. 9 13. 5± 11. 9 n. s. Hospital stay (days) 20. 5 ± 20 19. 8 ± 17 n. s. Treatment failure, N. 2 10 < 0. 05 Pts who required BAA, N. 5 6 n. s. Group A: Mechanical In-Exsufflator + Chest Physical Treatment Group B: Chest Physical Treatment Am J Phys Med Rehabil, 2005; 84: 83 -88

Success and Hospital Mortality in Patients With and Without Coma at Start of NPPV NO coma Coma P Value Total 863 (100) 95 (100) Success 605 (70. 1) 76 (80) 0. 0434 Hospital mortality 287 (33. 2) 25 (26. 3) 0. 1706 Hill, Chest 2005

FATTORI PREDITTIVI DI FALLIMENTO NIMV - Grave acidosi - Coma o stato confusionale - Comorbidità - Reversibilità non immediata dell’evento scatenante - Deformazioni oro-facciali che interferiscano con l’interfaccia - Grave ipercapnia - Assenza di miglioramento di p. H e Pa. CO 2 entro 1 -2 h

COME INIZIARE LA VENTILAZIONE NON-INVASIVA?

Posizione paziente Settaggio iniziale del ventilatore Fissaggio maschera Scelta maschera Protezione piramide nasale Risettaggio ventilatore Connessione maschera-ventilatore Posizionamento maschera Interazione con il medico

CLASSIFICAZIONE TRADIZIONALE DELLE MODALITA’ DI VENTILAZIONE • VENTILAZIONE CONTROLLATA - il ventilatore inizia e termina l’atto respiratorio - il lavoro respiratorio viene svolto tutto dal ventilatore • VENTILAZIONE ASSISTITA - il paziente inizia e termina l’atto - il lavoro respiratorio viene svolto in misura variabile dal ventilatore e dal paziente

PROBLEMI • classificazione tradizionale incompleta • nomenclatura corrente non univoca

MODALITA’ DI VENTILAZIONE Basi razionali di classificazione Fanno riferimento a: - schema di controllo del respiratore - equazione di moto del sistema respiratorio: PRESSIONE = VOLUME/COMPLIANCE + FLUSSO x RESISTENZE Chatburn RL, 1994

MODALITA’ DI VENTILAZIONE Elementi di classificazione 1. Variabile direttamente controllata dal ventilatore - pressure, volume o flow-controlled 2. Valore limite per la variabile - pressure o flow-limited 3. Ciclaggio: - dall’inspirazione all’espirazione - time, flow o volume-cycled - dall’espirazione all’inspirazione - machine o patient-triggered

MODALITA’ DI VENTILAZIONE - A SUPPORTO TOTALE il ventilatore sostiene tutto il lavoro ventilatorio - A SUPPORTO PARZIALE il ventilatore e il paziente contribuiscono entrambi al lavoro respiratorio

® VENTILAZIONE A SUPPORTO TOTALE - IPPV - PCV - CPPV ® VENTILAZIONE A SUPPORTO PARZIALE VOLUMETRICA - ACV - SIMV - MMV PRESSOMETRICA - PSV - BIPAP - PAV

SUPPORTO TOTALE Vantaggi: 1) abolizione attività muscolare respiratoria 2) mantenimento volume minuto predeterminato 3) studio meccanica respiratoria 4) applicazione tecniche specifiche (es. IRV) Svantaggi: 1) necessità di sedazione e miorisoluzione 2) insorgenza di atrofia muscolare da non uso 3) possibile sviluppo di atelettasie

SUPPORTO TOTALE Indicazioni: 1) fasi iniziali IR cronica riacutizzata 2) IR da deficit del drive neuromuscolare (miopatie, neuropatie periferiche o centrali, overdose da farmaci) 3) anestesia generale con miorisoluzione 4) fasi critiche ARDS, necessità di PEEP elevate, IRV, ipercapnia permissiva

Dinamica dei principali parametri respiratori durante respiro spontaneo (RS) e ventilazione a pressione positiva intermittente (IPPV) Calderini et al, 2000

TECNICHE DI SUPPORTO TOTALE IPPV: Volume Controlled Ventilation o Intermittent Positive Pressure Ventilation PCV: Pressure Controlled Ventilation CPPV: Continuous Positive Pressure Ventilation IRV: Inverse Ratio Ventilation

IPPV L’operatore imposta: - volume corrente (o volume minuto) - frequenza respiratoria - tempo inspiratorio (o rapporto I/E) - volume o flow-controlled - time-cycled - machine-triggered - pressure-limited (eventuale) Caratteristiche: - volume corrente insufflato garantito Rischi: - barotrauma

Andamento della pressione e del volume durante IPPV con tre diverse curve di flusso. Calderini et al, 2000

PCV L’operatore imposta: - livello di pressione inspiratoria - frequenza respiratoria - tempo inspiratorio - pressure-controlled - time-cycled - machine-triggered Caratteristiche: - pressione nelle vie aeree garantita Rischi: - ipoventilazione

Curve di flusso e pressione nelle vie aeree durante PCV

CPPV L’operatore imposta: - parametri propri di IPPV o PCV - pressione positiva di fine espirio (PEEP) Caratteristiche: - volume o pressure-controlled - time-cycled - machine-triggered - miglioramento ossigenazione secondario a reclutamento alveolare e ridistribuzione rapporto. V/Q

SUPPORTO PARZIALE Vantaggi: 1) prevenzione atrofia da disuso mm respiratori 2) maggiore omogeneità rapporto V/Q 3) migliore adattamento paziente-ventilatore 4) limitazione effetti emodinamici sfavorevoli Svantaggi: 1) possibile asincronismo pazienteventilatore (sforzi inefficaci) 2) impossibilità di misura della meccanica respiratoria

TECNICHE DI SUPPORTO PARZIALE SU BASE VOLUMETRICA A-CV: Assisted Controlled Ventilation SIMV: Syncronized Intermittent Mandatory Ventilation MMV: Minute Mandatory Ventilation APRV: Airway Pressure-Release Ventilation

TECNICHE DI SUPPORTO PARZIALE SU BASE PRESSOMETRICA PSV: Pressure Support Ventilation BIPAP: Biphasic Positive Airway Pressure PAV: Proportional Assist Ventilation

A-CV L’operatore imposta: - volume corrente - frequenza respiratoria - rapporto I/E - sensibilità del trigger Caratteristiche: Rischi: - volume-controlled - time-cycled - machine e/o patient-triggered (assistito) - pressure-limited (eventuale) - volume corrente insufflato garantito - rapporto I/E variabile - sovrassistenza, alcalosi respiratoria - insorgenza di PEEP intrinseca

Andamento di Pressione transdiaframmatica e nelle vie aeree, flusso e volume durante A-CV

SIMV L’operatore imposta: - volume corrente o pressione inspiratoria - frequenza respiratoria - rapporto I/E - volume o pressure-controlled - time-cycled - machine e/o patient-triggered (non assistito) - pressure-limited (eventuale) Caratteristiche: - atti “SIMV” sincronizzati con sforzo inspiratorio; atti spontanei non assistiti - applicable nello svezzamento - > comfort; < atrofia mm respiratori Rischi: - eccessivo lavoro respiratorio

MMV Base razionale: - volume minuto garantito Modalità di funzionamento: - livello di supporto variabile, di tipo pressometrico o volumetrico, definito in base ad algoritmi specifici Caratteristiche: - maggior “integrazione” pazienteventilatore Rischi: - ipoventilazione alveolare

PSV L’operatore imposta: Caratteristiche: - pressione inspiratoria - sensibilità trigger - eventuale “rampa” (tempo di raggiungimento PS) - pressure-controlled - flow-cycled - patient-triggered - > sincronismo paziente-ventilatore > comfort - possibile graduazione sforzo inspiratorio

PSV Problemi: - difficoltà di impostazione - livello PS VT: 6 -8 ml/Kg; RR: 20 -35 b/min P 0. 1: 2 -4 cm H 2 O abolizione dissincronismi toraco-addominali - rischio di sovrassistenza Indicazioni: - svezzamento dalla VM - trattamento non invasivo BPCO riacutizzata

Tracce di pressione delle vie aeree (Paw), pressione esofagea (Pes) e flusso nelle vie aeree durante PSV Foti et al, 2000

Inspiratory pressure, flow, and tidal volume delivery of bilevel positive airway pressure (Bi. PAP) ventilator using different test lung compliance. IPP: intrapulmonary pressure. Kacmarek, 2001

PAV L’operatore imposta: - Flow Assist (FA) - Volume Assist (VA) - pressure-cycled - patient-triggered Caratteristiche: - supporto pressorio proporzionale allo sforzo Problemi: - difficoltà di impostazione FA e VA - ventilazione minima non garantita - perdite aeree e “run-away” discomfort inspiratorio > comfort - riduzione pressione di picco inspiratorio < rischio barotraumatico < rischio di sovrassistenza

Tracce di pressione transdiaframmatica, pressione nelle vie aeree e volume corrente in corso di PAV Navalesi et al, 2000

s s - Le modalità di ventilazione sono sempre più numerose ed efficaci; vi sono tuttavia pochi studi di comparazione - La ricerca del comfort del paziente rappresenta un elemento fondamentale nella scelta della tecnica ventilatoria, specie nell’applicazione non-invasiva