Sforzo inefficace (Ineffective effort)

Tra gli obiettivi da perseguire durante la ventilazione meccanica la riduzione delle asincronie tra paziente e ventilatore riveste un ruolo di grande importanza1. Tra di esse lo sforzo inefficace risulta essere la più frequente2. L’inizio della fase inspiratoria è molto delicata e richiede l’attivazione della muscolatura inspiratoria del paziente, che superando la soglia impostata, innesca il trigger del ventilatore. Quando il paziente attiva il diaframma, ma non riesce ad attivare il trigger del ventilatore si verifica uno sforzo inefficace. Per diversi motivi la muscolatura inspiratoria, sebbene si sia attivata, non ottiene l’assistenza del ventilatore. Questa situazione ricorda, ma esattamente al contrario, un’altra asincronia già trattata, ovvero l’autociclaggio in cui il ventilatore regala assistenza al paziente, sebbene quest’ultimo non abbia attivato i muscoli respiratori.

L’attivazione della muscolatura respiratoria cui non segue l’apertura della valvola inspiratoria genera uno sforzo inefficace. Il paziente genera uno sforzo inspiratorio non sufficiente ad attivare il trigger, quindi non riceve la miscela gassosa.

 

 I fattori che possono generare quest’asincronia sono:

  1. Ridotta attivazione dei muscoli respiratori. I pazienti con patologie neuromuscolari sono caratterizzati da debolezza dei muscoli respiratori, in genere secondaria a miopatia, miosite, tetraplegia o altre cause, sia infettive, metaboliche o traumatiche.  Gli sforzi inefficaci sembrano essere più frequenti in pazienti con alti livelli di assistenza ventilatoria3. Lo studio di De Wit et al.4 ipotizza che un minore sforzo muscolare e quindi un minore flusso inspiratorio generato dai pazienti maggiormente sedati aumenti l’incidenza di ineffective efforts. Il tasso di sforzi inspiratori inefficaci (cui era pari a zero nei pazienti svegli e calmi (RASS=zero) aumentava linearmente con l’aumento della profondità dello stato di sedazione, fino ad attestarsi intorno al 15% di tutti gli atti respiratori nei pazienti non risvegliabili (RASS=-5). Vaschetto et al.5 affermano che la sedazione profonda con propofol può promuovere l’instaurarsi di sforzi inefficaci durante ventilazione in Pressure Support.
  2. Presenza di PEEP intrinseca. Se a fine dell’espirazione il volume corrente è stato esalato completamente, (come avviene in condizioni di normalità), negli alveoli si avrà la stessa pressione che si trova all’esterno delle vie aeree. Si porta, ad esempio, il respiro spontaneo, dove ci si aspetta che a fine espirazione, la pressione negli alveoli sia uguale alla pressione atmosferica (Patm):                                                             Palv = Patm
    Figura 1. Nell’immagine a sx è mostrata una fine espirazione fisiologica, a dx una pressione di fine espirazione con PEEP intrinseca.

     

    Se a fine espirazione, invece, il volume corrente non è stato espirato completamente (figura 1), si genera IPERINFLAZIONE DINAMICA, un fattore in grado di generare sforzi inefficaci.

    Qualunque sia il meccanismo fisiopatologico sottostante questo fenomeno, possiamo definire la PEEPi come la condizione in cui a fine espirazione la pressione alveolare è maggiore della pressione atmosferica (se il paziente è in respiro spontaneo), oppure, Palv > PEEPe (se il paziente è ventilato meccanicamente). Nei pazienti passivi il valore di PEEP intrinseca varia principalmente al variare del tempo espiratorio, delle resistenze delle vie aeree e della presenza o meno di flow limitation6.Quindi una variazione di frequenza respiratoria/tempo inspiratorio oppure un miglioramento o peggioramento di flow limitation e broncocostrizione porteranno a diversi valori di PEEP intrinseca nello stesso paziente, anche in tempi relativamente brevi. Nei pazienti con attività respiratoria spontanea, la PEEPi può cambiare anche in funzione della presenza o meno di attività dei muscoli espiratori7.

  3. Trigger poco sensibile. L’impostazione di un trigger poco sensibile costringe il paziente ad un surplus di lavoro  inutile. Nella sostanza è come se volontariamente si volesse aumentarne il carico soglia.

COME RILEVARE UNO SFORZO INEFFICACE

Prendiamo in esame il monitoraggio grafico di un paziente che ventila in PSV, con le seguenti impostazioni (figura 2):

  • Supporto di Pressione 10 cmH2O
  • PEEP 5 cmH2O
  • Trigger a pressione, -2 cmH2O
Figura 2. Monitoraggio grafico di un paziente che ventila in PSV.

Nell’immagine sono ben visibili tre segni di trigger, con la classica incisura sulla curva di pressione-tempo, a cui seguono tre erogazioni di Pressure Support. Normalmente quando il flusso espiratorio torna a zero, ci si aspetta che il paziente si attivi per una nuova inspirazione. Nella figura 2, tra il primo e secondo atto, così come tra il secondo e il terzo, il flusso torna a zero per qualche istante, ma non segue una nuova inspirazione, anzi, riprende con una breve espirazione.

Che cosa è successo?

Il paziente ha terminato la propria espirazione quando la curva di flusso tocca la linea dello zero, ma nel tentativo di inspirare, non riesce ad attivare il trigger. La pressione diminuisce, ma non abbastanza da raggiungere la soglia del trigger impostata: è così che si genera uno sforzo inefficace! ( Fig 3-4)

Figura 3. Tratteggiati in rosso il livello di PEEP e la soglia di trigger impostata. In bianco il livello raggiunto dai muscoli inspiratori.
Figura 4. Dettaglio ingrandito sulla curva di pressione-tempo.

Nella curva di pressione è evidente una depressione, che disegna una caratteristica concavità verso l’alto, proprio in corrispondenza al tentativo del paziente di innescare il trigger.

Le concavità verso il basso sulle curve di flusso, e le corrispettive concavità verso l’alto sulle curve di pressione (che non sempre sono visibili sulle PAW), descrivono graficamente la presenza di uno sforzo inefficace.

Il paziente ottiene il supporto inspiratorio per tre volte, mentre in due casi fallisce.

Sebbene questi due atti non abbiano condotto all’ottenimento dell’aiuto del ventilatore sono da considerarsi inspirazioni dal punto di vista muscolare: i muscoli respiratori hanno inspirato, purtroppo senza riuscire a fare entrare la miscela gassosa nei polmoni.

Il monitoraggio numerico del ventilatore rileverà una frequenza respiratoria inferiore a quella effettiva dei muscoli respiratori, perché riconosce solo gli atti triggerati e tra le altre cose non emetterà allarmi di alcun tipo.

Un’attenta analisi del monitoraggio grafico dimostra, invece, che gli atti respiratori effettivi sono di più: gli sforzi inefficaci, infatti, sono da aggiungere alla frequenza respiratoria per valutare l’attività del paziente.

Si ricorda che il tipico aspetto di un’espirazione passiva presenta un flusso espiratorio che inizia con un picco e in seguito decresce esponenzialmente. In altre parole ha l’aspetto di una curva con la concavità verso il basso. Nel nostro caso abbiamo una curva che appare inizialmente passiva, ma ad un certo punto notiamo un cambio di ripidità: segno che mostra l’attivazione della muscolatura inspiratoria che interrompe l’espirazione, portando il flusso sulla linea dello zero (Figura 5).

Figura 5. In rosso è stata tratteggiata la linea teorica del flusso espiratorio.

 

Caratteristiche di uno sforzo inefficace:

  • Si può manifestare durante l’espirazione o tra la fine dell’espirazione e l’inizio dell’inspirazione, che, di fatto, non avviene perché al paziente non arriva la miscela gassosa;
  • Presenta una concavità verso il basso sulla curva di flusso e spesso una concavità verso l’alto sulla curva di pressione.

 

POSSIBILI SOLUZIONI

  1. La presenza di sforzi inefficaci potrebbe essere correlata a errate impostazioni di trigger. Si potrebbe impostare una soglia di trigger più sensibile per risolvere il problema (e diminuire, così, il carico di lavoro della muscolatura inspiratoria)8.
  1. Il riconoscimento di quest’alterazione può evidenziare un problema clinico importante: uno sforzo inefficace può essere un segno della presenza di PEEP intrinseca (se il trigger inspiratorio è stato impostato correttamente). La riduzione della PEEP intrinseca, quando possibile, diminuisce il lavoro della muscolatura inspiratoria ed il rischio di incorrere in sforzi inefficaci8.
  1. Protocolli e strategie finalizzate “all’ottimizzazione” (riduzione) dell’uso dei sedativi si sono rivelati vantaggiosi nel ridurre l’incidenza di asincronie. Si potrebbe riservare l’uso di sedativi solo ai casi di assoluta necessità8.

Nel nostro esempio, la semplice variazione del setting, passando da un trigger a pressione ad un trigger a flusso con maggiore sensibilità, ha prodotto il seguente monitoraggio grafico. (FIG 6).

È evidente l’assenza di sforzi inefficaci poiché ogni attivazione della muscolatura inspiratoria del paziente va a buon fine. La soglia di trigger ora richiede meno impegno muscolare e rende più facile al paziente l’accesso al supporto di pressione. Gli atti rilevati a monitor corrispondono all’effettiva frequenza della muscolatura respiratoria.

Un caro saluto agli amici di Triggerlab, Cristian

References

Le figure 2-3-4-5-6 sono elaborazioni grafiche di immagini tratte da http://www.ventilab.org/2011/05/22/trigger-inspiratorio-e-trigger-espiratorio-come-funzionano-come-usarli/ 

  1. Piquilloud L, Vignaux L, Bialais E, et al. Neurally adjusted ventilatory assist improves patient-ventilator interaction. Intensive Care Med. 2011 Feb;37(2):263-71
  2. Mellot KG, Grap MJ, Munro CL, et al. Patient-ventilator asynchrony in critically ill adults: frequencies and types. Heart Lung J Crit Care 2014; 43:231-243
  3. Leung RS, Bradley Td. Sleep apnea and cardiovascular disease. AM J Respir Crit Care Med 2001; 164: 2147-2165
  4. De Wit M et al. Observational study of patient-ventilator asynchrony and relationship to sedation level. J Crit Care. 2009; 24: 74–80
  5. Vaschetto R, Cammarota G, colombo D, et al. Effects of propofol on patient-ventilator synchrony and interaction during pressure support ventilation and neurally adjusted ventilatory assist. Crit Care Med 2014; 42:74-82
  6. Natalini G et al. Assessment of factors related to auto-PEEP. Respir Care 2016; 61:134-41
  7. Avalaible from: http://www.ventilab.org/2016/03/30/la-peep-nei-pazienti-con-auto-peep-peep-intrinseca-prima-parte/
  8. Bulleri E, Fusi C. Manuale di monitoraggio grafico della ventilazione meccanica. Farelibri Editore, 2015
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2 pensieri su “Sforzo inefficace (Ineffective effort)

  1. Ciao Cristian, volevo chiedere quale fosse secondo te il valore di trigger a flusso da impostare inizialmente ad un malato e quali sono le modifiche da apportare in caso di aerosol terapia (sempre parlando di trigger). Grazie e complimenti per il post !

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    • Ciao Francesco, grazie per il commento. Il trigger da impostare generalmente è il più sensibile possibile a patto che non generi autociclaggio. È necessario verificare sul manuale della casa produttrice la durezza o al contrario la sensibilità, perché spesso è facile confondersi quando si imposta un trigger a flusso. Come giustamente hai già evidenziato, nei pazienti che necessitano di aerosol terapia è un’utile ed efficace strategia impostare un trigger a pressione, a massima sensibilità. Questo setting evita le piccole dispersioni di farmaco nella branca espiratoria dovute al bias flow che caratterizza il trigger a flusso, comportandosi come vero e proprio carrier. All’inizio della fase inspiratoria con un trigger a pressione, invece le valvole insp ed esp sono chiuse e non vi è un flusso base che può dissipare la terapia verso la branca espiratoria

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