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Come utilizzare la costante di tempo espiratorio

Articolo

Autore: Dr. Jean-Michel Arnal, intensivista senior, Hôpital Sainte Musse, Tolone, Francia

Data: 25.04.2018

La costante di tempo espiratorio (RCesp) è un parametro dinamico della meccanica respiratoria misurato respiro per respiro da tutti i ventilatori Hamilton Medical.
Come utilizzare la costante di tempo espiratorio

Il prodotto di compliance e resistenza

RCesp è un parametro affidabile sia nei pazienti passivi sia in quelli che respirano spontaneamente, ipotizzando che l'espirazione sia passiva. Può essere utilizzata anche durante la NIV, purché non vi siano perdite accidentali.

Dal momento che RCesp è il prodotto di compliance e resistenza, pur essendo una singola variabile è in grado di fornire una valutazione della meccanica respiratoria nel suo complesso. È molto utile per diagnosticare la condizione polmonare e il suo livello di gravità, per ottimizzare le impostazioni del ventilatore, per monitorare i pazienti in posizione prona e per comprendere alcuni eventi respiratori.

Costante di tempo espiratorio di un polmone normale

In un paziente ventilato meccanicamente con polmoni normali, il valore di RCesp è solitamente compreso tra 0,5 e 0,7 s (vedere la Figura 1). È però importante controllare che anche i valori di compliance e resistenza siano entro l'intervallo normale, poiché una condizione polmonare mista con una riduzione della compliance unita a un aumento della resistenza può dare origine a una RCesp apparentemente quasi normale.

Schermata del display che visualizza una RCesp pari a 0,60
Figura 1: meccanica respiratoria tipica in un paziente con polmoni normali (i bordi verdi indicano resistenza e compliance normali rispetto all'altezza)
Schermata del display che visualizza una RCesp pari a 0,60
Figura 1: meccanica respiratoria tipica in un paziente con polmoni normali (i bordi verdi indicano resistenza e compliance normali rispetto all'altezza)

Una costante di tempo espiratorio bassa

Una costante di tempo espiratorio inferiore a 0,5 s indica una diminuzione della compliance dovuta al polmone oppure alla parete toracica (vedere la Figura 2). Nei pazienti con ARDS, RCesp è tipicamente compresa tra 0,4 e 0,6 s. Il valore è inferiore nei pazienti con ARDS più grave e indica in questi casi una compliance bassa e un volume ridotto del polmone aerato. Nei pazienti con fibrosi polmonare o rigidità della parete toracica, dovuta ad esempio a cifoscoliosi, RCesp ha generalmente un valore molto basso ed è compresa tra 0,15 e 0,25 s.

Schermata del display che visualizza una RCesp pari a 0,41
Figura 2: valori monitorati della meccanica respiratoria tipici nei pazienti con ARDS
Schermata del display che visualizza una RCesp pari a 0,41
Figura 2: valori monitorati della meccanica respiratoria tipici nei pazienti con ARDS

Una costante di tempo espiratorio alta

Una costante di tempo espiratorio maggiore di 0,7 s indica un aumento della resistenza che può essere associato a un aumento della compliance nei pazienti con BPCO ed enfisema polmonare (vedere la Figura 3). Un valore alto di RCesp è tipico nei pazienti con BPCO o asmatici. Nei pazienti con broncospasmo grave, RCesp può arrivare a 3 s. Se il paziente non ha BPCO o asma, un valore elevato di RCesp può indicare un posizionamento non corretto o uno schiacciamento del tubo endotracheale.

Schermata del display che visualizza una RCesp pari a 1,68
Figura 3: valori monitorati della meccanica respiratoria tipici nei pazienti con BPCO
Schermata del display che visualizza una RCesp pari a 1,68
Figura 3: valori monitorati della meccanica respiratoria tipici nei pazienti con BPCO

Ottimizzazione delle impostazioni del ventilatore con RCesp

I pazienti con una RCesp bassa sono a rischio di lesioni polmonari indotte dal ventilatore e occorre monitorarne strettamente volume corrente, driving pressure e pressione di plateau. I pazienti con RCesp alta sono invece a rischio di iperinflazione dinamica, pertanto occorre misurare regolarmente la PEEP intrinseca.

Nelle modalità a supporto di pressione e ASV®, la sensibilità del trigger espiratorio (ETS) è un'impostazione importante per ottimizzare la sincronizzazione tra paziente e ventilatore. L'ETS è la percentuale del flusso inspiratorio massimo alla fine del respiro meccanico. Se la percentuale è elevata il respiro meccanico è corto, e viceversa. Questa impostazione può essere ottimizzata in base alla meccanica respiratoria.

Regolazione dell'ETS basata su RCesp

Come primo approccio è possibile regolare l'ETS in base alla RCesp, procedendo come segue:

RCesp ETS
Normale Da 25% a 40%
Bassa Da 5% a 25%
Alta Da 40% a 70%

RCesp per il monitoraggio in posizione prona

L'effetto della posizione prona sulla meccanica respiratoria può essere valutato osservando i trend di RCesp e compliance. Se la posizione prona è associata al reclutamento polmonare, si avrà un aumento di compliance e RCesp. Se RCesp aumenta ma la compliance non varia, il medico deve verificare che il tubo endotracheale non sia posizionato in modo scorretto oppure schiacciato.

L'immagine seguente mostra un esempio dei trend della meccanica respiratoria in posizione supina e prona. Il cursore indica il punto di inizio della sessione in posizione prona. Dopo la collocazione in posizione prona, RCesp e la compliance aumentano entrambe, segnalando il reclutamento polmonare (Figura 4).

Schermata che mostra l'aumento di RCesp e compliance
Figura 4: trend della meccanica respiratoria in posizione supina e prona
Schermata che mostra l'aumento di RCesp e compliance
Figura 4: trend della meccanica respiratoria in posizione supina e prona

RCesp per la diagnosi degli eventi respiratori

Se si verifica un evento improvviso che causa desaturazione e/o aumento della pressione delle vie aeree, è necessario eseguire rapidamente una diagnosi. L'osservazione dei trend di RCesp aiuta a capire se l'evento sia legato a una rapida variazione della meccanica respiratoria. Un aumento di RCesp indica una delle seguenti situazioni: ostruzione o posizionamento non corretto del tubo endotracheale, morso del tubo endotracheale da parte del paziente, eccesso di secrezioni o broncospasmo. Al contrario, una riduzione di RCesp è un segno di pneumotorace, versamento pleurico o atelettasia. Una desaturazione improvvisa non accompagnata da una variazione di RCesp indica un calo della gittata cardiaca o una grave embolia polmonare.

 

Citazioni complete a fondo pagina: (Arnal JM, Garnero A, Saoli M, Chatburn RL. Parameters for Simulation of Adult Subjects During Mechanical Ventilation. Respir Care. 2018;63(2):158-168. doi:10.4187/respcare.057751).

Parameters for Simulation of Adult Subjects During Mechanical Ventilation.

Arnal JM, Garnero A, Saoli M, Chatburn RL. Parameters for Simulation of Adult Subjects During Mechanical Ventilation. Respir Care. 2018;63(2):158-168. doi:10.4187/respcare.05775



BACKGROUND

Simulation studies are often used to examine ventilator performance. However, there are no standards for selecting simulation parameters. This study collected data in passively-ventilated adult human subjects and summarized the results as a set of parameters that can be used for simulation studies of intubated, passive, adult subjects with normal lungs, COPD, or ARDS.

METHODS

Consecutive adult patients admitted to the ICU were included if they were deeply sedated and mechanically ventilated for <48 h without any spontaneous breathing activity. Subjects were classified as having normal lungs, COPD, or ARDS. Respiratory mechanics variables were collected once per subject. Static compliance was calculated as the ratio between tidal volume and driving pressure. Inspiratory resistance was measured by the least-squares fitting method. The expiratory time constant was estimated by the tidal volume/flow ratio.

RESULTS

Of the 359 subjects included, 138 were classified as having normal lungs, 181 as ARDS, and 40 as COPD. Median (interquartile range) static compliance was significantly lower in ARDS subjects as compared with normal lung and COPD subjects (39 [32-50] mL/cm H2O vs 54 [44-64] and 59 [43-75] mL/cm H2O, respectively, P < .001). Inspiratory resistance was significantly higher in COPD subjects as compared with normal lung and ARDS subjects (22 [16-33] cm H2O/L/s vs 13 [10-15] and 12 [9-14] cm H2O/L/s, respectively, P < .001). The expiratory time constant was significantly different for each lung condition (0.60 [0.51-0.71], 1.07 [0.68-2.14], and 0.46 [0.40-0.55] s for normal lung, COPD, and ARDS subjects, respectively, P < .001). In the subgroup of subjects with ARDS, there were no significant differences in respiratory mechanics variables among mild, moderate, and severe ARDS.

CONCLUSIONS

This study provides educators, researchers, and manufacturers with a standard set of practical parameters for simulating the respiratory system's mechanical properties in passive conditions.