El número de pacientes que se hospitalizan en las unidades de cuidados intensivos requiriendo ventilación mecánica está aumentando en todo el mundo, y en mayor volumen durante la actual pandemia por la enfermedad de coronavirus (COVID 19) [1],[2]. Históricamente, los avances tecnológicos y procedimentales de la ventilación mecánica han sido parte esencial del aumento de la sobrevida en la unidad de cuidados intensivos, sobre todo los relacionados con la monitorización y sincronía entre la asistencia del ventilador y la acción de los músculos respiratorios [3]. El retiro de la ventilación mecánica implica un periodo de transición hacia la respiración espontánea [5], el cual desafía a los clínicos a evitar la sub y sobre asistencia de la musculatura respiratoria, minimizando el esfuerzo respiratorio excesivo, diafragmático y pulmonar inducidos por ventilación mecánica [6]. Estas amenazas refuerzan la necesidad de personalizar la ventilación mecánica, identificando ajustes precisos de los parámetros ventilatorios en función de seguimiento de variables fisiológicas específicas y objetivos individualizados [7].
La personalización de los ajustes ventilatorios se torna aún más desafiante durante la ventilación asistida [8], en la que se debe mantener un delicado equilibrio entre la carga de los músculos respiratorios y el soporte del ventilador. Durante los últimos años, y particularmente durante la actual pandemia, se ha puesto énfasis en el estudio del impulso (drive) respiratorio y esfuerzo inspiratorio. Esto, por sus particulares interacciones con la hipoxemia y disnea de los pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda debido a COVID- 19 [17]. Más aún, se ha popularizado el uso de maniobras no invasivas disponibles en los ventiladores de cuidados intensivos para monitorizar impulso, esfuerzo y trabajo respiratorio, espe-cialmente durante la ventilación con presión de soporte [17],[18],[19],[20], con el fin de promover una ventilación mecánica ajustada a las necesidades del paciente.
Consecuentemente, el objetivo de esta revisión es primero identificar las definiciones conceptua-les de impulso, esfuerzo y trabajo respiratorio disponibles en la literatura para los cuidados intensivos. Para la selección de documentos de esta revisión se utilizaron referencias de la búsqueda de un scoping review previamente publicado, relacionado con este tópico [21]. Primero, se realizó una actualización de la búsqueda simple en PubMed/MEDLINE combinando palabras clave como: “respiratory drive”, “respiratory effort”, “work of breathing”, “assisted ventilation”, “intensive care unit” y “mechanical ventilation”. Se seleccionaron todos los documentos que respondieran al objetivo, de manera no sistemática y, sin límite de tiempo ni tipo de estudio. Se incluyeron también artículos relacionados a COVID- 19.
Segundo, se revisaron los manuales de funcionamiento de los ventiladores de cuidados intensivos utilizados en Chile, disponibles en la web. Finalmente, se realizó una revisión en terreno de los ventiladores más utilizados en hospitales y clínicas del país (de forma presencial o remota por video llamada), en busca de maniobras no invasivas para medir o estimar impulso, esfuerzo o trabajo respiratorio. Se visitaron hospitales y empresas hasta lograr incluir las marcas y modelos de los ventiladores mecánicos más utilizados en Chile durante la pandemia. Los contenidos de esta revisión se exponen a continuación desde lo más general (abarcando los conceptos fisiológicos y definiciones de impulso, esfuerzo y trabajo respiratorio), hasta la descripción y recolección de las maniobras disponibles en los ventiladores de cuidados intensivos.
Definiciones Conceptuales: Impulso, Esfuerzo y Trabajo Respiratorio
La literatura destaca que, aunque los conceptos de impulso, esfuerzo y trabajo respiratorio se perciben intuitivos, no existe una definición clara. Además, destacados autores los definen como conceptos diferentes [22] (Tabla 1). Si bien bajo condi-ciones de indemnidad del sistema respiratorio, el impulso respi-ratorio, esfuerzo inspiratorio y trabajo respiratorio tienen una estrecha relación, en condiciones de enfermedad esto puede no siempre cumplirse [23]. Este antecedente justifica distinguir las definiciones de los conceptos abordados en esta revisión (Figura 1).
El objetivo primario de la respiración es mantener un intercambio gaseoso equilibrado. En otras palabras, un balance entre la captura de oxígeno y la eliminación de dióxido de carbono (CO2). Este objetivo se logra mediante un control estricto de la respiración gracias a la regulación del centro respiratorio. La primera y principal aferencia es la bioquímica proveniente de los quimiorreceptores [24], la cual corresponde a una retroali-mentación refleja que se encuentra mediada por aferencia originada en quimiorreceptores centrales y periféricos. El objetivo de este mecanismo de control es minimizar las fluctuaciones de los niveles de dióxido de carbono arterial, pH y evitar la hipoxemia [25].
La segunda, corresponde a las aferencias provenientes de los mecanorreceptores a nivel pulmonar, parrilla costal, vía aérea y músculos respiratorios. El huso muscular y los receptores de estiramiento de adaptación lenta son un ejemplo de esto, ya que proveen información sobre estiramiento y volumen pulmonar a través de sus fibras vagales. La tercera aferencia corresponde a la retroalimentación suprapontina. El miedo, ansiedad, dolor o delirium, también son responsables de transmitir una retroalimentación sensorial a los centros respiratorios. La cuarta aferencia está mediada por la respuesta inflamatoria [23], por ejemplo, en pacientes que cursan con sepsis o falla respiratoria aguda. Una vez integrada la información de las cuatro aferencias, se elabora una respuesta en el centro respiratorio. Esto es conocido como impulso respiratorio.
Impulso Respiratorio
Así, se define impulso respiratorio como la intensidad de la eferencia respiratoria que se genera a nivel del sistema nervioso central [18],[23],[28]. Varios autores coinciden con que el impulso no necesariamente refleja modificaciones en el esfuerzo inspiratorio, ya que se refiere a señal eléctrica y no directamente a señal mecánica. El impulso se origina desde un grupo de interneuronas (centro respiratorio) localizado a nivel del tronco encefálico [27]. En pacientes conectados a ventilación mecánica, un impulso respiratorio disminuido, ya sea por sobre asistencia o por efecto de la sedación, contribuirá a generar debilidad diafragmática [29].
Un impulso débil también será responsable de la pérdida de sincronía entre el paciente y el ventilador. Al igual que en el caso anterior, un impulso elevado puede resultar en daño de las fibras del diafragma por sobrecarga [30]. Asimismo, un impulso aumentado conduce a un patrón respiratorio rápido y superficial, con reclutamiento de musculatura accesoria e incremento de la disnea y como consecuencia, a un fracaso en las pruebas de ventilación espontánea [31]. Otro efecto de un impulso respiratorio desmedido es la asincronía entre paciente y ventilador. Durante la ventilación asistida, una programación que no está acorde a las demandas ventilatorias del paciente, puede provocar fenómenos tales como hambre de flujo (flow starvation), ciclado prematuro o gatillaje inefectivo [32],[33]. Por lo tanto, el impulso (y sus aferencias) ocurren como antecesor del esfuerzo y trabajo respiratorio.
Esfuerzo Inspiratorio
La definición de esfuerzo inspiratorio pareciera ser bastante intuitiva, sin embargo ha sido poco explorada en la literatura y podría confundirse con las definiciones de trabajo respiratorio [22],[34]. Es más, frente a ciertas situaciones como el atrapamiento aéreo (PEEPi) o debilidad muscular respiratoria, su conceptualización puede resultar confundente cada vez que esfuerzo y trabajo se asumen como un mismo concepto. Es importante señalar que el esfuerzo inspiratorio se encuentra controlado por el impulso respiratorio, para así mantener un balance con las demandas ventilatorias.
La responsable de mantener el equilibrio de la demanda ventilatoria es la bomba respiratoria, la que está conformada por diferentes músculos esqueléticos, que actúan de manera coordinada para sostener una ventilación alveolar acorde a las demandas metabólicas [22]. La función de la bomba muscular inspiratoria es llevada a cabo principalmente por el diafragma [35]. Cuando aumenta la carga respiratoria, y el diafragma no es capaz por sí solo de llevar a cabo la ventilación, se reclutan músculos acce-sorios que contribuyen a la inspiración. Los principales músculos que colaboran son esternocleidomastoideo, para esternal e intercostales externos [36].
Según la literatura, esfuerzo inspiratorio se define como cualquier consumo de energía por parte de los músculos respira-torios con el propósito de conducir la respiración [22]. Este concepto tiene la capacidad de englobar al tiempo y tipo de contracción muscular. Las contracciones isométricas generan un consumo de energía que no se traduce en un cambio de volumen, pero que sin embargo constituyen un esfuerzo. Esta definición resulta de gran importancia ya que marca una distancia con el concepto de trabajo. No toda contracción de la musculatura respiratoria resulta en un cambio de volumen, aunque sí significa un consumo de energía.
Trabajo Respiratorio
En sujetos sanos, la inspiración comienza en el punto de equilibrio del sistema respiratorio. Esto es, donde la tendencia del colapso de los pulmones es igual a la tendencia hacia la expansión de la parrilla costal [38]. En física, el término trabajo hace referencia a la fuerza aplicada sobre un objeto y el desplazamiento que ocurre a consecuencia de esto [34]. En otras palabras, corresponde a fuerza por desplazamiento (W= F × d). Es decir, el área en un diagrama de presión-volumen [13].
Conceptualmente se define como el trabajo necesario para sobrellevar la carga impuesta por el sistema respiratorio. Este trabajo, entonces, puede ser llevado a cabo por los músculos respiratorios cuando la respiración es espontánea, exclusivamente por el ventilador mecánico si la respiración es controlada, o por ambos en el caso de que la ventilación sea asistida [39]. Para entender los componentes del trabajo respiratorio es preciso mencionar la ecuación de movimiento del gas alveolar. El concepto trabajo respiratorio puede resultar confuso. Esto es debido a la definición clásica de trabajo en la que siempre debe haber un cambio de volumen frente a la administración de una presión determinada.
Mediciones No Invasivas del Impulso y Esfuerzo Respiratorio
Además, se consideran variables calculables con la información de los ventiladores como la presión muscular, producto presión- tiempo y trabajo respiratorio del paciente (Tabla 2). La presión de oclusión a los primeros 100 milisegundos es una medición no invasiva para monitorizar el impulso, definida tal como lo indica su nombre por la caída de la presión de la vía aérea durante los primeros 100 milisegundos (0,1 segundos) frente a una oclusión al final de la espiración. Fue inicialmente descrita por Whitelaw et al. en 1975 en personas sanas [41] y luego comenzó a utilizarse en pacientes críticos [42],[43]. Actualmente sigue siendo foco de estudio [44],[45],[46].
Además es una herramienta que se utiliza para predecir el destete de la ventilación mecánica y para ajustar el soporte respiratorio, incluso en pacientes con soporte vital extracorpóreo [47]. Los valores de la presión de oclusión a los primeros 100 milisegundos oscilan entre 0,5 y 1,5 centímetros de agua en personas sanas, y entre 1,3 y 3,5 centímetros de agua en pacientes críticos [18]. Una presión de oclusión a los primeros 100 milisegundos mayor a 3,5 centímetros de agua tiene una sensibilidad del 92% y una especificidad del 89% para detectar un esfuerzo inspiratorio excesivo [48].
Los ventiladores modernos muestran la presión de oclusión a los primeros 100 milisegundos de forma continua, ya sea estimándola según la caída de la presión de la vía aérea durante la fase de activación, o realizando una maniobra de oclusión breve al final de la espiración [49]. La presión de oclu-sión a los primeros 100 milisegundos aumenta proporcionalmente a la presión arterial de dióxido de carbono durante la ventilación asistida y no se ve afectada por la debilidad de los músculos respiratorios [47],[50].
Con una maniobra de oclusión espiratoria en ventilación asistida, se puede obtener la diferencia de la presión de oclusión espiratoria, siendo la diferencia entre la presión base (comúnmente la presión positiva al final de la espiración total) del trazado presión-tiempo y el valor más negativo durante la caída de la presión luego de una oclusión mecánica al final de la espiración (habitualmente con una pausa espiratoria de cinco segundos) [51]. La maniobra de diferencia de la presión de oclusión espiratoria fue descrita inicialmente por Bertoni et al. en 2019 [51] como un método no invasivo para estimar el esfuerzo inspiratorio durante la ventilación asistida. Si bien la oclusión espiratoria se utiliza habitualmente para medir la presión positiva al final de la espiración intrínseca en ventilación controlada o para medir la presión inspiratoria máxima (PIM) durante esfuerzos inspiratorios voluntario...
Tabla 1: Definiciones de Impulso, Esfuerzo y Trabajo Respiratorio
| Concepto | Definición |
|---|---|
| Impulso Respiratorio | Intensidad de la eferencia respiratoria que se genera a nivel del sistema nervioso central. |
| Esfuerzo Inspiratorio | Consumo de energía por parte de los músculos respiratorios con el propósito de conducir la respiración. |
| Trabajo Respiratorio | Trabajo necesario para sobrellevar la carga impuesta por el sistema respiratorio. |
TAG: #Trabajo
