O poder do mechanical power para minimizar a lesão induzida pela ventilação

A ventilação mecânica (VM) é uma terapia de suporte usada para manter a função respiratória em pacientes que estão em algum procedimento cirúrgico, além daqueles com alguma síndrome respiratória aguda que precisam de intervenções mais invasivas. Embora seja vista como alternativa, a VM pode causar danos aos pulmões, causando lesões conhecidas como Injúrias pulmonares induzidas pelo ventilador (VILI), que dependem das condições estabelecidas.

Dentre os elementos que contribuem para o estabelecimento desse tipo de lesão, há dois tipos presentes que diferem de acordo com suas funções e necessidades de manejo. Alguns fatores são definidos, diretamente, na máquina, pelo médico, tais quais o Volume Corrente (Vc), Driving pressure (ΔP), airflow (V’) e frequência respiratória (FR) e uma positiva pressão expiratória final (PEEP). Em outra instância, o paciente estabelece pontos a serem influenciados na VILI, como interação com o ventilador, pressão de platô e pressão de pico, além da ΔP.

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O que é a energia transferida do ventilador para os pulmões?

A energia gasta para mover os pulmões da sua posição inicial (capacidade funcional residual) para dar um pouco de pressão e volume no decorrer do processo, podem ser providos por contrações musculares as quais geram pressões musculares, como é observado na respiração normal ou, até mesmo, na respiração artificial por ventilação mecânica.

Na física, a energia mecânica é a soma da potência e das energias cinéticas. Sendo assim, para entender o processo de transferência de energia ventilador-pulmão, o uso dessa teoria fica mais fácil, uma vez que é aplicável a fisiologia respiratória.

Nesse contexto, a energia da respiração depende da posição em que os esforços respiratórios iniciam com o sistema respiratório e a curva de pressão volume, além das forças usadas para gerar o movimento da caixa torácica e, assim, sua expansibilidade. Isso traz à tona que o processo final da respiração depende de vários fatores para ser realizado, assim como na compreensão física da energia mecânica, diferindo apenas nos conceitos volumétricos cabíveis a ventilação, já que pode substituir parcialmente ou completamente, os esforços pulmonares, mas sempre a custas de um aumento das pressões das vias aéreas.

O mechanical power pode ser calculado por 3 formas diferentes, mas cada método de cálculo de energia deixa de usar parâmetros que seriam necessários para demais equações. A importância dessa estimativa (que é dada em joules) serve para mensurar o grau de impacto causado pela ventilação mecânica.

A importância do mechanical power na lesão induzida pela ventilação

O maior determinante de VILI (Ventilator Induced Lung Injury) é o volutrauma e atelectrauma, sendo o primeiro maior causador de impactos pulmonares que o segundo. Enquanto o parâmetro que difere esses dois aspectos determinantes é a PEEP. Dentre os debates em aberto, a hipótese de que a potência mecânica deve ser normalizada considerando a superfície pulmonar, ainda é alvo de discussão.

No conjunto de análises, a potência mecânica pode ser normalizada para a massa de tecido pulmonar disponível para ventilação, conceito o qual se denominou “intensidade”. Dessa forma, para uma determinada potência mecânica, a intensidade é maior nos pulmões com menor áreas ventiladas.

Se a área de superfície do pulmão adequada para acomodar a energia transferida for grande, a VILI se torna mais difícil de acontecer, entretanto, se a superfície pulmonar for pequena, a VILI tem mais chances de se desenvolver proporcionalmente a mesma potência mecânica instalada. Com isso, não apenas a área de superfície é importante, mas acompanha a noção de abertura e oclusão do sistema, as quais são definidas por outros parâmetros.

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O mechanical power nos pulmões doentes

Cada componente da potência mecânica tem seu peso individual no cálculo final. Em um estudo, os autores manipularam certos parâmetros no ventilador a fim de compreender seu impacto, chegando a certas conclusões, mas sem evidências experimentais.

O volume corrente se mostrou mais importante que a frequência respiratória. Visto que quando colocaram uma baixa energia, com um VC baixo, já que ele, sozinho, é capaz de levar a injúria pulmonar. Quando esse valor ultrapassa 13 J\min há risco de lesão pulmonar. Valores acima de 18 J\min são compatíveis com piora do dano pulmonar e aumento de mortalidade.

Nesse estudo publicado pela equipe de Davide Chiumello, há uma explicação simples e clara sobre como calcular o mechanical power nos diversos modos de ventilação. A relação entre o fluxo inspiratório e expiratório está intimamente relacionada ao dano tecidual. Se a energia armazenada no final da inspiração é baixa e não for suficiente para retornar o sistema a um equilíbrio relaxado antes do começo do próximo ciclo respiratório, o fluxo continua durante a expiração, excedendo o valor da PEEP já selecionada.

A ideia de ter a PEEP como parâmetro de aumento de VILI se dá pelo fato de o pulmão já estar estressado e o aumento desses componentes vai levar ao aumento proporcional do volume expiratório final e aumentar a pressão transpulmonar final, mas em condições estáticas. Entretanto, ainda entra como potencial dano ao pulmão.

Todavia, o efeito do nível de PEEP vai além do cálculo de potência mecânica, já que mudando-a, também se altera a superfície pulmonar disponível para receber “estresse” pelo ventilador. Por fim, o efeito vai sempre depender da capacidade de recrutamento pulmonar de cada paciente. A potência mecânica também possui relação com os modos ventilatórios. Ela se torna mais alta na ventilação volume controlada (VCV) do que na ventilação pressão controlada (PCV).

Na PCV, a pressão de pico é equivalente à pressão de platô, enquanto no VCV, ela se torna maior devido à resistência estabelecida neste modo. Contudo, ainda não é claro a ideia de resistência e elasticidade como componentes em algum impacto orgânico.

Conclusão

A redução do dano pulmonar pela VILI pode estar relacionada às diversas formas de transferência de energia no ventilador mecânico. Há diversas formas de calcular a potência mecânica, cada uma com seus benefícios e déficits, de maneiras mais simples a complexas. No entanto, as equações não vão ser suficientes para compreender a área pulmonar disponível, sendo necessário realizar o ajuste de parâmetros a fim de sincronizá-los com o espaço de ventilação disponível. O entendimento da VILI e o ajuste de parâmetros para reduzir sua prevalência é um passo importante para melhorar o atendimento de pacientes enfermos na unidade de terapia intensiva (UTI).