Le curve capnografiche essenziali come strumento di monitoraggio continuo durante la ventilazione meccanica

Sono molti i fattori che possono influenzare la quantità di anidride carbonica presente nel gas espirato nella fase cosiddetta "end-tidal" (PetCO2). Per garantire l'eliminazione della CO2 si ha un equilibrio preciso e continuo tra la produzione di CO2 nei tessuti, il suo trasporto nel sangue, la diffusione negli alveoli e l'eliminazione attraverso la ventilazione (Kremeier P, Böhm SH, Tusman G. Clinical use of volumetric capnography in mechanically ventilated patients. J Clin Monit Comput. 2020;34(1):7-16. doi:10.1007/s10877-019-00325-91). La capnografia fornisce una rappresentazione grafica della CO2 espirata e costituisce un metodo non invasivo per visualizzare informazioni in tempo reale sulla cinetica della CO2 nei pazienti ventilati meccanicamente.

Un aumento o una riduzione del tasso metabolico del paziente determina una variazione nella produzione della CO2 e, di conseguenza, anche nella sua eliminazione. Se la circolazione e la ventilazione sono entrambe stabili (uno stato che si ottiene solo nei pazienti passivi ventilati meccanicamente) il monitoraggio della CO2 può essere utilizzato come indicatore della produzione della CO2. Febbre, sepsi, dolore e crisi convulsive sono tutte condizioni che aumentano il metabolismo, provocando un corrispondente aumento nella produzione della CO2 e quindi un aumento della PetCO2. Si verifica invece una riduzione del metabolismo nei pazienti ipotermici o sedati e paralizzati. Queste condizioni riducono la produzione di CO2 e possono portare a una diminuzione della PetCO2 se non si ha un contemporaneo aumento della ventilazione minuto (Gravenstein, J., Jaffe, M., & Paulus, D. (2004). Capnography: Clinical Aspects. New York: Cambridge University Press.2).

Il trasporto di CO2 verso i polmoni dipende dal corretto funzionamento del sistema cardiovascolare, quindi qualsiasi fattore che altera la funzionalità cardiovascolare può influenzare anche il trasporto della CO2 verso i polmoni (Gravenstein, J., Jaffe, M., & Paulus, D. (2004). Capnography: Clinical Aspects. New York: Cambridge University Press.2).

La rimozione della CO2 che fuoriesce dai polmoni e viene riversata nell'ambiente è influenzata dalle variazioni della funzionalità respiratoria. Le patologie polmonari ostruttive, la polmonite, i disturbi neuromuscolari e quelli del sistema nervoso centrale che compromettono la funzionalità respiratoria causano quindi una variazione del valore della PetCO2 (Gravenstein, J., Jaffe, M., & Paulus, D. (2004). Capnography: Clinical Aspects. New York: Cambridge University Press.2).

Il segnale di CO2 misurato può essere registrato come funzione del tempo (capnografia basata sul tempo) o del volume espirato (capnografia volumetrica). La quantità di dati potenzialmente forniti da questi due diversi tipi di capnografia varia significativamente. In letteratura sono stati descritti alcuni pattern dei capnogrammi basati sul tempo che vengono ritenuti tipici di determinate situazioni cliniche. Alcuni dei più comuni sono mostrati di seguito, nella Figura 1.

Anche la capnografia basata sul tempo ha però dei limiti: non è in grado di fornire una stima accurata dello stato di ventilazione/perfusione dei polmoni e non può essere utilizzata per fare una stima della componente di spazio morto fisiologico. Nonostante non sia semplice e pratica come la capnografia basata sul tempo, la capnografia volumetrica ha il vantaggio di fornire molte più informazioni.

La forma normale di un capnogramma volumetrico è composta da tre fasi. È importante ricordare che il capnogramma rappresenta l'espirazione.

• La fase I rappresenta il gas senza la CO2 proveniente dalle vie aeree (spazio morto anatomico e dovuto agli strumenti).
• La fase II è una fase di transizione in cui il gas proveniente dai canali delle vie aeree si unisce al gas alveolare.
• La fase III è una fase di plateau, a cui contribuiscono il gas proveniente dagli alveoli e dalle aree dei polmoni che si svuotano lentamente (Gravenstein, J., Jaffe, M., & Paulus, D. (2004). Capnography: Clinical Aspects. New York: Cambridge University Press.2). Di seguito, nella Figura 2, è riportata una rappresentazione delle tre fasi.

La capnografia, sia essa basata sul tempo o volumetrica, è in grado di fornire informazioni preziose per ottimizzare il monitoraggio e guidare l'assistenza dei pazienti che devono essere trasportati all'interno dell'ospedale o da una struttura a un'altra. Può essere utilizzata in modo sicuro con tubi endotracheali, tubi tracheostomici e molte vie aeree sopraglottiche, purché la tenuta sia efficace. Il posizionamento e la pervietà delle vie aeree, il monitoraggio della ventilazione e lo stato di perfusione sono tutti ambiti in cui la PetCO2 fornisce informazioni significative. Un altro parametro prezioso è il volume dell'anidride carbonica eliminata al minuto (V'CO2), che consente al personale sanitario di valutare l'efficacia della perfusione e gli sforzi di reclutamento del volume (I-Gnaidy E., Abo El-Nasr, L., Ameen, S., & Abd El-Ghafar, M. (2019). Correlation between Cardon Dioxide Production and Mean Arterial Blood Pressure in Fluid Response in Mechanically Ventilated Patients. Medical Journal of Cairo University, 87(4), 2679-2684.3).

Nel reparto di terapia intensiva, le curve capnografiche permettono il monitoraggio continuo del posizionamento e della pervietà delle vie aeree, fornendo anche una serie di dati aggiuntivi sulle vie aeree. Il rapporto tra spazio morto e volume corrente (VD/Vt) è un parametro capnografico importante.  Un aumento del rapporto VD/Vt può riflettere un potenziale aumento della mortalità, a seconda dell'entità dell'aumento (Kallet RH, Alonso JA, Pittet JF, Matthay MA. Prognostic value of the pulmonary dead-space fraction during the first 6 days of acute respiratory distress syndrome. Respir Care. 2004;49(9):1008-1014. 4, Nuckton TJ, Alonso JA, Kallet RH, et al. Pulmonary dead-space fraction as a risk factor for death in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med. 2002;346(17):1281-1286. doi:10.1056/NEJMoa0128355). Il personale sanitario può utilizzare le curve di PetCO2 e V'CO2 per ottimizzare il reclutamento polmonare, convalidare regolazioni ottimali della PEEP e identificare i problemi di perfusione (sistemica e polmonare) (Kallet RH, Alonso JA, Pittet JF, Matthay MA. Prognostic value of the pulmonary dead-space fraction during the first 6 days of acute respiratory distress syndrome. Respir Care. 2004;49(9):1008-1014. 4, Nuckton TJ, Alonso JA, Kallet RH, et al. Pulmonary dead-space fraction as a risk factor for death in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med. 2002;346(17):1281-1286. doi:10.1056/NEJMoa0128355, Blankman P, Shono A, Hermans BJ, Wesselius T, Hasan D, Gommers D. Detection of optimal PEEP for equal distribution of tidal volume by volumetric capnography and electrical impedance tomography during decreasing levels of PEEP in post cardiac-surgery patients. Br J Anaesth. 2016;116(6):862-869. doi:10.1093/bja/aew1166, Nguyen LS, Squara P. Non-Invasive Monitoring of Cardiac Output in Critical Care Medicine. Front Med (Lausanne). 2017;4:200. Pubblicato il 20 novembre 2017. doi:10.3389/fmed.2017.002007). V'CO2 può essere utilizzato anche durante lo svezzamento dalla ventilazione meccanica e consente al personale sanitario di identificare i casi di potenziale affaticamento/inefficacia del paziente (aumento della frazione di spazio morto, sforzi inadeguati e affaticamento dei muscoli respiratori). La valutazione del dispendio energetico dovuto a V'CO2 è un metodo accurato e preciso che il personale sanitario può utilizzare per calcolare le esigenze nutrizionali dei pazienti ventilati meccanicamente (Stapel SN, de Grooth HJ, Alimohamad H, et al. Ventilator-derived carbon dioxide production to assess energy expenditure in critically ill patients: proof of concept. Crit Care. 2015;19:370. Pubblicato il 22 ottobre 2015. doi:10.1186/s13054-015-1087-28).

Tutti i ventilatori Hamilton Medical eseguono la capnografia volumetrica (Tutti i modelli eccetto l'HAMILTON-MR1A) come funzione di serie oppure opzionale. La misurazione della CO2 viene eseguita a livello dell'apertura delle vie aeree del paziente con un sensore mainstream di CO2 CAPNOSTAT® 5. I ventilatori Hamilton Medical offrono inoltre una panoramica di tutti i valori rilevanti legati alla CO2 nella finestra di monitoraggio della CO2.