Daño por sobredistensión

La distensión pulmonar se puede medir por la presión a lo largo de los alvéolos al final de la inspiración, la que se estima a partir de la presión plateau (Pp), que es la presión al final de la inspiración, cuando no existe flujo.

Si se inflan los pulmones a capacidad pulmonar total (CPT) y se mide la distensión pulmonar, se obtiene un valor de 30 a 35 cmH2O. Es muy importante conocer este valor, porque, si se sobrepasa, el pulmón se daña, con inflamación, edema o ruptura, la que se traduce en enfisema pulmonar intersticial o neumotórax.

El pulmón se puede sobredistender incluso con un volumen corriente (VC) pequeño, debido a que el daño pulmonar es heterogéneo y coexisten regiones sanas y enfermas, y se presentan problemas mecánicos cuando están adyacentes.

Un pulmón normal se infla de manera uniforme cuando se aplica ventilación con presión positiva; en cambio, en un pulmón enfermo, esta presión positiva se dirige de preferencia a las zonas sanas; por esto, incluso VC normales pueden causar sobredistensión regional. Lo mismo ocurre en las enfermedades obstructivas.

La principal evidencia de la importancia que tiene la sobredistensión en los seres humanos proviene del primer NIH-ARDS Network Trial (NIH = National Institutes of Health; ARDS = Acute Respiratory Distress Syndrome), en el cual se asignó a los pacientes aleatoriamente a dos grupos que recibían un VC de 6 y 12 ml/kg, respectivamente (Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. The Acute Respiratory Distress Syndrome Network. N Engl J Med 2000 May 4;342(18):1301-8).

Este estudio debió ser suspendido precozmente, porque la diferencia de mortalidad fue notoriamente alta (10%). Además en el grupo que recibió el VC menor, la cantidad de pacientes que sobrevivieron sin necesidad de ventilación mecánica fue significativamente mayor.

Hubo también una diferencia en la Pp, que alcanzó algo más de 20 cmH2O en el grupo con VC pequeño y algo más de 30 cmH2O en el grupo con VC mayor; o sea, se estaba evaluando no sólo diferentes VC, sino también diferentes Pp.

En consecuencia, había que determinar si la protección pulmonar que se consigue con esta estrategia se debe al VC pequeño o a la Pp baja, aunque la respuesta correcta, probablemente, es que ambos factores son igualmente importantes. Esto se demostró con los mismos pacientes del estudio NIH-ARDS, que fueron separados en cuatro grupos según sus cifras de distensibilidad pulmonar; dos grupos tenían una Pp mayor de 30 cmH2O y en dos, era menor.

Se encontró que la mortalidad en los grupos con VC pequeño siempre fue menor, incluso en los grupos con Pp menor de 30, de lo que se dedujo una lección importante: no sólo se debe reducir la Pp, ojalá bajo 30 cmH2O, sino que también se debe mantener un VC pequeño. Esto significa que no sólo importa el grado de distensión, sino también su frecuencia, la que se relaciona con la velocidad y frecuencia de las respiraciones.

En un estudio de Kolobow, realizado en animales, se compararon dos grupos con VC elevados, pero distinta frecuencia respiratoria (15 y 4 veces por minuto respectivamente), y se comprobó que en el primer grupo hubo mayor daño pulmonar.

Un nuevo factor que podría tener importancia es la velocidad de distensión, esto es, con qué rapidez se llenan de aire los pulmones. Este factor fue estudiado mediante una serie de experimentos realizados en animales, que fueron sometidos a ventilación con VC altos (50 cmH2O), aplicados según distintos patrones de flujo, y otros con pequeños VC, como grupo control.

Lo interesante es que en los animales que recibieron flujos rápidos, hubo un daño pulmonar significativo, mientras que los que recibieron VC de 50 cmH2O, pero lentamente, los niveles de daño pulmonar fueron similares a los del grupo control.

Por lo tanto, los conceptos de distensión máxima, distensión corriente y frecuencia de distensión son relevantes, y estos datos plantean que la velocidad de distensión podría cumplir un papel importante como causa de daño pulmonar por sobredistensión.

Daño por reclutamiento alveolar insuficiente

Este tipo de lesión pulmonar se presenta cuando los alvéolos colapsan y se abren repetidamente, como lo describió Tierney en sus trabajos realizados en los años 70, en los que describió un pulmón ventilado con altas presiones, claramente hemorrágico, edematoso y dañado, y lo comparó con otro pulmón, también sometido a alta presión, pero que además recibió presión positiva al final de la espiración (PEEP). En este último caso se causó menos daño pulmonar (Experimental pulmonary edema due to intermittent positive pressure ventilation with high inflation pressures. Protection by positive end-expiratory pressure. Am Rev Respir Dis 1974 Nov;110(5):556-65).

Cuando una unidad alveolar de un pulmón con daño agudo se encuentra colapsada en la espiración, se abre debido a la presión aplicada y puede así ventilarse; si además recibe 10 cmH2O de PEEP, sus alvéolos conservarán algo de gas durante la espiración, de modo que la PaO2 será mejor; además, no ocurrirá el fenómeno de colapso y reapertura.

La lesión por sobredistensión y reclutamiento alveolar deficiente no sólo daña a los pulmones, sino que también induce la liberación de citoquinas a la circulación. Esto fue demostrado por Slutsky, quien estudió estrategias ventilatorias protectivas en animales sometidos a alta presión, sin PEEP, en los que midió los niveles sanguíneos de TNF-alfa, encontrando que las células pulmonares lesionadas liberan citoquinas a la circulación, pudiendo causar a distancia insuficiencia de múltiples órganos, además de favorecer la entrada de bacterias al torrente sanguíneo.

Normalmente los pulmones protegen el torrente sanguíneo, pero en los estudios de Marini, en los que se aplicaron altos VC y muy poco PEEP y luego se instilaron bacterias en la tráquea de animales, se encontró que éstos desarrollaban cultivos sanguíneos positivos, mientras que, cuando se utilizaban VC bajos o PEEP más altos, la entrada de las bacterias a la sangre era menor.

En resumen, la sobredistensión produse daño físico del pulmón, especialmente cuando la Pp es mayor de 30-35 cmH2O; éste también puede sufrir daño por el fenómeno de colapso y reapertura. Ambos tipos de lesión liberan citoquinas y causan insuficiencia de otros órganos.

Estrategias de protección pulmonar

De acuerdo con los resultados del estudio NIH-ARDS, lo mejor es utilizar VC bajos, asociados a la Pp más baja posible; sin embargo, los VC demasiado bajos pueden causar acidosis, como lo demuestra el hecho de que, en el grupo con VC bajo, el pH es más bajo que en el grupo con VC altos.

Otro resultado muy importante es que la oxigenación fue peor en el grupo con VC bajos que en el grupo de VC altos, pero la mortalidad fue inferior en el primero; o sea, los grupos que recibieron grandes volúmenes incorporaron más alvéolos, pero el volumen y la presión extra que se les aplicó causaron zonas pulmonares enfermas y sobredistendidas lesionando parte de las regiones sanas, lo que originó una mayor mortalidad. Por los tanto, es posible que los niveles de PaO2 deban ser más bajos para proteger el pulmón.

Para evaluar el efecto de la PEEP en estos pacientes, lo ideal sería realizar una TC para determinar si se están sobredistendiendo regiones sanas del pulmón; sin embargo, no es posible hacer esto en la mayoría de las unidades de tratamiento intensivo de todo el mundo, por lo que en su lugar deben utilizarse parámetros mecánicos, como la mejor distensibilidad o la curva de presión/volumen. Con frecuencia se usa la PaO2 como alternativa, y otros usan maniobras de reclutamiento.

La mejor distensibilidad se utiliza para establecer la PEEP, cuyo aumento incide en la PaO2, el shunt, la distensibilidad y el transporte de oxígeno. En el estudio de Suter, realizado en los años 70, se observó que a medida que la PEEP aumentaba, la PaO2 mejoraba progresivamente, lo mismo que el shunt, pero la distensibilidad, que en un comienzo mejoraba, luego decaía.

De lo anterior se puede concluir algo muy relevante: la distensibilidad mejora inicialmente por la incorporación de alvéolos, pero después empeora, porque se sobredistienden otras zonas del pulmón, lo que significa que las medidas descritas, si bien aumentan el reclutamiento y mejoran el intercambio gaseoso, por otra parte, dañan al pulmón. Lo mismo ocurre con la entrega de oxígeno por el gasto cardíaco: igual que en el caso del VC, para proteger al pulmón es necesario evitar la PaO2 máxima.

En cuanto a la curva estática de presión/volumen (P/V), en ella se describe la apertura del pulmón por un lado y la sobredistensión por el otro, pero esta curva es técnicamente difícil de realizar, porque exige numerosas mediciones de VC y Pp, para lo cual se debe sedar al paciente o paralizarlo.

Los cambios dinámicos de P/V que se registran en los ventiladores modernos no representan las curvas P/V estáticas, por lo que es necesario construirlas. Lo ideal sería situar el pulmón en situación de deflación y utilizar presiones bajas, pero su realización es siempre difícil y el sistema no puede usarse como una técnica rutinaria todavía.

La PaO2 empieza a mejorar cuando se comienza a abrir el pulmón, lo mismo que el shunt, pero, una vez más, no se debe forzar la PEEP para llegar a la PaO2 máxima, porque se terminarían sobredistendiendo zonas sanas.

En nuestra institución se usa una tabla PEEP-FiO2 extraída del NIH-ARDS Network trial, cuyo uso es bastante simple, ya que establece un objetivo de 55 a 80 mmHg de PaO2; en otras palabras, no se llega al máximo, sino sólo hasta 80, y se usa la tabla con un mínimo de 5 y un máximo de 24 para PEEP. Es excepcional que se usen valores superiores para poner el pulmón en la cima de la curva presión/volumen.

Muchos autores han criticado el Network trial, planteando que la PEEP no es lo suficientemente agresiva. Amato, que ha sido especialmente crítico, utilizó niveles muy altos de PEEP en su grupo de tratamiento, mientras que en el ARDS Network trial se utilizaron PEEP similares en ambos grupos (pequeños VC y grandes VC), con valores cercanos a los utilizados por Amato en sus controles.

Para resolver esto, el ARDS Network realizó un segundo estudio, con el objetivo de comparar dos tablas PEEP-FiO2. La original usaba una PEEP entre 5 y 24, con una FiO2 de 0,3 a 1; la segunda utilizaba una estrategia de PEEP más agresiva, con un mínimo de 12, dejando el máximo en 24. Este estudio incluyó a 500 pacientes, pero fue detenido por ser considerado fútil, ya que no había diferencias en la estrategia de alta PEEP comparada con la de baja PEEP, en términos de mortalidad.

En los Estados Unidos, este resultado se interpretó como positivo y negativo. Negativo, porque no se demostró cual es la mejor estrategia de PEEP; positivo, porque abarca con éxito las estrategias tanto de PEEP alta como de PEEP baja

En cuanto a las maniobras de reclutamiento, tienen sentido si se considera que no se incorpora todo el pulmón sino hasta llegar a la capacidad pulmonar total, pues la idea no es usar estas maniobras repetidamente con grandes VC, sino sólo lo necesario para llevar al pulmón a capacidad pulmonar total, reclutando lo más posible, para luego disminuir y conectar al ventilador en la zona ubicada entre ambos puntos de inflexión. No existen estudios que avalen la mejoría en la evolución con maniobras de reclutamiento, pero desde el punto de vista fisiológico, esta estrategia tiene sentido.

Nuevas estrategias ventilatorias

La estrategia denominada Airway Pressure Release Ventilation es muy antigua. Los clínicos más antiguos recordarán la ventilación con relación inspiración/espiración inversa (relación I/E mayor de 1:1), en la cual el paciente era ventilado con tiempos inspiratorios largos y espiratorios cortos, con la idea de incorporar mayor cantidad de alvéolos y mejorar los gases en sangre, gracias al período de insuflación largo.

El problema con esta modalidad es que generalmente los pacientes se sienten incómodos y luchan contra el ventilador, lo que obliga a sedarlos o paralizarlos; sin embargo, el paciente puede respirar espontáneamente, y si logra sentirse cómodo, la sedación y paralización pierden importancia.

La sobrevida y evolución de los pacientes al usar esta estrategia se ha evaluado una sola vez, pero el estudio, realizado hace dos años, tenía graves defectos, ya que en él se comparó la estrategia habitual con la ventilación con relación inversa, cuando lo correcto habría sido compararla con la estrategia del ARDS Network trial. Otro defecto de este estudio es que, en el grupo de tratamiento, sólo 20% de los pacientes estaban suficientemente enfermos como para ser catalogados como portadores de SDRA, mientras que en el grupo control, 74% de los pacientes cumplía con los requisitos de SDRA. Esto le quita valor al estudio.

Ventilación de alta frecuencia y otras estrategias

La estrategia de protección más innovadora es la ventilación de alta frecuencia. La ventilación convencional puede producir sobredistensión sin alcanzar a incorporar un número suficiente de unidades respiratorias; en cambio, la estrategia de alta frecuencia, que utiliza altas frecuencias y pequeños VC, evita la sobredistensión y supera el punto de reclutamiento insuficiente, por lo que, en términos conceptuales, sería muy valiosa.

Otras estrategias aún no se pueden utilizar rutinariamente para la protección pulmonar, como el uso del óxido nitroso, cuya utilidad, en cuanto a la mejoría de los gases en sangre, ha sido demostrada en varios estudios, pero no se han observado efectos sobre la mortalidad, a lo que se suma su alto costo.

Otras estrategias en estudio son el decúbito prono, con el cual Gattinoni ha obtenido resultados negativos, pero en el cual aún están por verse los resultados de otros estudios que están en curso, y el surfactante, que tampoco ha dado resultados positivos; sin embargo, como hay razones para pensar que instilar surfactante podría ser útil, existen al menos dos estudios en desarrollo actualmente.

Finalmente, se han desarrollado modos muy inteligentes, como el Adaptive Support Ventilation, en el que la estrategia ventilatoria es controlada mediante computadores. Sin embargo, aún no hay cifras de sobrevida, y a mí, por lo menos, me pone nervioso entregar el control de este proceso a las máquinas.

Conclusiones

El pulmón debe ser protegido de la sobredistensión y del reclutamiento insuficiente. Ambos tipos de lesión no sólo dañan el pulmón, sino que inducen la liberación de citoquinas que pueden causar falla de órganos a distancia.

La estrategia convencional para lograr esta protección consiste en utilizar pequeños VC con baja Pp, seleccionando la mejor PEEP mediante las tablas que se encuentran disponibles desde el año 2003.

Dentro de las herramientas que a futuro podrían proveer una mejor protección, la más prometedora es la ventilación de alta frecuencia.