Pressure Controlled Ventilation (PCV)

Inizio questo post chiedendovi di osservare la figura 1 (qui sotto) e provare a riconoscere la modalità di ventilazione in corso, un piccolo esercizio prima di proseguire con la lettura del post.

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Figura 1

Si tratta di una ventilazione a pressione controllata. Se non sei riuscito a riconoscerla non preoccuparti, puoi fare un piccolo passo indietro e leggere il post del 15/02/2016.

Faccio comunque un brevissimo ripasso per i colleghi che seguono triggerlab da poco tempo e ricordiamo che la variabile controllata dal ventilatore è chiamata variabile indipendente (indipendente dal paziente). È facilmente riconoscibile sul monitor perché assume una forma quadra e dipende unicamente dal setting impostato. La variabile che invece dipende dal paziente si definisce variabile dipendente ed è correlata alle caratteristiche meccaniche del sistema toraco-polmonare e all’eventuale attività respiratoria spontanea, ovvero dipende dall’equazione di moto dell’apparato respiratorio.

Suddividendo le ventilazioni in base alla variabile indipendente, (quella controllata dal ventilatore), otteniamo due gruppi (figura 2):

  • le ventilazioni flussometriche (o volumetriche), dove il controllo del ventilatore è applicato al flusso, che avrà forma quadra.
  • le ventilazioni pressometriche, dove il controllo è applicato alla pressione (PAW), che avrà forma quadra.
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Figura 2

Oggi parleremo della prima tra le ventilazioni pressometriche, ovvero la ventilazione a pressione controllata (PCV). Possiamo definire sinteticamente questa modalità come una controllata pressometrica “pura”. Questo significa che:

  1. il ventilatore è in grado di svolgere il 100% del lavoro respiratorio;
  2. la variabile indipendente è la pressione che avrà una forma d’onda “quadra”;
  3. la variabile dipendente è il flusso, graficamente dopo un picco iniziale avrà un andamento decrescente, con decadimento esponenziale (se paziente passivo);
  4. il volume non è garantito.

L’obiettivo di questa modalità è di applicare una pressione costante (onda quadra sulla PAW), per un determinato periodo di tempo (Ti), con una frequenza minima preimpostata. La conseguenza di una PAW costante sarà un flusso decrescente dopo il picco iniziale (fig. 2).

Il setting è dato da:

  • FiO2 = percentuale di ossigeno presente nella miscela gassosa inspiratoria.
  • PEEP = pressione positiva di fine espirazione.  
  • PC = Pressione (espressa in cmH2O) da applicare durante l’inspirazione (sopra il livello di PEEP).
  • Frequenza respiratoria = numero di cicli respiratori in un minuto (un ciclo respiratorio = inspirazione + espirazione).
  • Durata del tempo inspiratorio (Ti oppure I:E oppure Ti/Ttot).
  • Trigger inspiratorio = segnale che dà inizio alla fase inspiratoria.
  • Rise time tempo impiegato dalla  variabile indipendente a raggiungere il suo picco.

La variabile indipendente durante PCV 

PCV
figura 3

Come già anticipato nella fig. 2 e nella fig. 3 la variabile indipendente, ovvero la variabile controllata dal ventilatore, è la pressione nelle vie aeree (PAW).  Il ventilatore avrà quindi come obiettivo l’applicazione di un livello di pressione costante durante l’inspirazione (Fig. 3).

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Figura 4

Per meglio capire come viene gestita la pressione da questa ventilazione, è necessario osservare due impostazioni: la PEEP e la PC (figura 4): per generare un’insufflazione il ventilatore applica, per tutta la durata del tempo inspiratorio, la PC impostata (sopra il livello di PEEP). La curva della PAW (figura 4) passa quindi dal valore di PEEP al valore della pressione di picco (Ppicco).

L’aumento della pressione a monte del sistema crea un gradiente pressorio (ΔP), tra ventilatore e alveoli, utile a generare un flusso in direzione del paziente. Il controllo esclusivo della PAW, tuttavia non permette di garantire il volume corrente, che dipenderà:

  1. da quanto flusso riesce a generare il nostro ΔP;
  2. dalla costante di tempo dell’apparato respiratorio (τ).

Il gradiente pressorio è a sua volta influenzato dalla quantità di pressione inspiratoria applicata, e dalle caratteristiche meccaniche del sistema toraco-polmonare (elastanza (E), resistenza (R), PEEP intrinseca (PEEPi)). Prendiamo, ad esempio, due pazienti che ventilano con il medesimo setting: il signor “A” presenta una bassa elastanza, ridotte resistenze e assenza di PEEPi , mentre il signor “B” un’elevata elastanza, alte resistenze e presenza di PEEPi. I volumi prodotti saranno differenti, e nello specifico il primo paziente riceverà volumi maggiori perché la pressione applicata dal ventilatore incontrerà un apparato respiratorio poco rigido e facilmente espandibile.

Si ricorda che in alcuni ventilatori la pressione applicata in fase inspiratoria è intesa sopra il livello di PEEP, ma non è sempre così, in altri la pressione applicata è chiamata pressione inspiratoria (P insp) e non è intesa sopra PEEP: in quest’ultimo caso cambiando il valore di PEEP subiamo una variazione del ΔP, con conseguenze sul flusso (e quindi sul volume). (1)

Esempio:

• Impostando una PEEP di 5 cmH2O e una PC sopra PEEP di 15 cmH2O si ottiene una pressione di picco di 20 cmH2O. Se manteniamo la stessa PC e portiamo la PEEP a 10 cmH2O, la Ppicco sarà di 25 cmH2O e il ΔP rimane invariato (15 cmH2O).

• Impostando una PEEP di 5 cmH2O e una Pinsp di 15 cmH2O avremo una Ppicco di 15 cmH2O, in quanto la pressione applicata dal ventilatore non è intesa sopra il livello di PEEP. Se lasciamo invariata la Pinsp e aumentiamo la PEEP a 10 cmH2O, la Ppicco raggiungerà sempre il valore di 15 cmH2O, ma il ΔP si ridurrà e di conseguenza anche il volume.

Perché il flusso è decrescente se la PAW durante l’insufflazione è costante?

Troviamo la risposta a questa domanda nell’equazione di moto dell’apparato respiratorio:

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Figura 5

Se l’obiettivo della modalità di ventilazione è avere durante l’inspirazione una PAW costante (come nel caso della PCV), all’aumentare del volume corrente il flusso deve rallentare. In altre parole possiamo dire che il flusso durante le ventilazioni pressometriche è decrescente perché per mantenere pressioni inspiratorie costanti all’aumentare della pressione alveolare si deve ridurre la pressione resistiva (fig. 5).

La variabile dipendente durante PCV

Il flusso  è, nelle ventilazioni pressometriche, la variabile dipendente. Abbiamo già detto che dipende dalle caratteristiche meccaniche del sistema toraco-polmonare che stiamo ventilando e quindi dall’equazione di moto dell’apparato respiratorio.

Osservando la formula del flusso (qui sotto) si può comprendere quanto detto fino ad ora: il flusso (e di conseguenza anche il volume) si riduce   se si riduce la pressione applicata o aumenta l’elastanza, la PEEPi e le resistenze .

Flusso = Pres/R =

= (PAW – Pplat)/ R =

= (PAW – Pel – P0) / R =

= [PAW – (VT x E) – (PEEPe + PEEPi)] / R

In altre parole possiamo dire che il flusso è inversamente proporzionale alle resistenze e direttamente proporzionale alla pressione resistiva (Pres). (1)

Un altro concetto fondamentale da comprendere per la ventilazione a pressione controllata è la costante di tempo dell’apparato respiratorio (τ)Credo che per oggi abbiamo messo abbastanza carne sul fuoco, rimando al prossimo post l’approfondimento di concetti come costante di tempo, variazione massima di volume e analisi qualitativa della variabile indipendente per valutare la τ  del sistema respiratorio.

TAKE HOME MESSAGE

  1. La variabile indipendente è la pressione, l’obiettivo della PCV è infatti erogare una pressione inspiratoria costante;
  2. la variabile dipendente sarà di conseguenza il flusso che dopo un picco iniziale avrà un andamento decrescente con decadimento esponenziale (se paziente passivo);
  3. il volume non è mai garantito, e potrebbe modificarsi al variare di pressione inspiratoria applicata, del tempo inspiratorio, dell’elastanza, della resistenza e della PEEP intrinseca;

 

Una caloroso saluto a tutti

Enrico Bulleri

BIBLIOGRAFIA

  1. Bulleri E, Fusi C. Manuale di monitoraggio grafico della ventilazione meccanica. Italia: Farelibri Editore; 2015.
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