VENTILACION A PRESION POSITIVA

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2. OBJETIVOS Sin entrar a desarrollar todos los aspectos de la ventilación a presión positiva, se encararan algunos enfoques fisiológicos que los autores han considerado necesarios para la comprensión de temas desarrollados en tas clases de esta hoja web. El análisis del ciclo ventilatorio es el aspecto mas básico de la ventilación a presión positiva y se ofrece como un repaso de conocimiento, por si fuera necesario.. Para aplicar ventilación a presión positiva es necesario tener un diagnóstico previo, porque puede tener acciones negativas y puede ser necesaria en diferentes condiciones Inspiración Espiración Con PEEPi Se analizarán aspectos positivos pero también se encararán aspectos negativos de esta técnica sobre el sistema ventilatorio y el sistema cardiovascular. Se han encarado desarrollos fisiológicos simples y los usuarios que desean orientarse dentro de una aplicación en clínica deberán buscar material especializado.

3. VENTILACION NORMAL VENTILACION A PRESION POSITIVA SISTEMA CARDIOVASCULAR MENU GENERAL

4. VENTILACION NORMAL CICLO VENTILATORIO DESIGUALDAD PULMONAR PRESION PLEURAL COMPLACENCIA PULMONAR RESISTENCIA MENU GENERAL

5. +2 0 -2 Ppl +2 0 -2 PA clic clic clic CICLO VENTILATORIO NORMAL Si bien es necesario entender los aspectos físicos de la ventilación es vital identificar esos mecanismos en las mediciones que se realizan en el laboratorio de exploración funcional pulmonar, como variables que modifican sus valores en el tiempo. El estudio de los fenómenos han sido descritos también en la clase Diagrama de Campbell de esta hoja web. Con la colocación de un balón en esófago se mide un equivalente de la presión pleural (Ppl). Se realiza la medición de la presión alveolar (PA)lo que se obtiene con el valor hallado en la boca a flujo cero o con un sensor en la vía aérea. Vc 0 Se completa con la medición de volumen (V) . Ti0.45Te 0.55 Se desarrolla esta graficación usada en Fisiología a fin de describir al individuo normal . Los gráficos para el individuo obstructivo con PEEPn y PEEPi se desarrollarán en las próximas pantallas. MENU 1 de 4

6. +2 0 -2 Ppl +2 0 -2 PA clic clic clic Antes de describir la acción de la presión positiva es importante recordar algunos aspectos de la ventilación que se realiza de manera espontánea. Este tipo de ventilación, que es la utilizada normalmente, se realiza con contracción de los músculos inspiratorios y es habitualmente descrita con el ciclo ventilatorio. Su forma mas simple, para analizar sólo los fenómenos mas elementales, consta de la graficación de la presión pleural (Ppl),la presión alveolar (PA)yel volumen corriente (Vc) en ordenadas y de tiempo ( inspiratorioyespiratorio ) en abcisas. Ver la clase Ciclo ventilatorio y PEEPi . . En la ventilación normal a Capacidad Funcional Residual (CFR) la presión pleural en reposo ventilatorio es ligeramente subatmosférica pues los sistemas elásticos (caja torácica y pulmón) están fuera de su posición de reposo; la caja tiende a expandirse y el pulmón a retraerse. Vc 0 Ti0.45Te 0.55 Al contraerse los músculos durante la inspiración realizan un trabajo que vence la resistencia elástica del pulmón, libera a la caja al aumentar el volumen torácico y genera una presión mas subatmosférica en la cavidad pleural y en el alvéolo. Se produce. el ingreso del gas en función del gradiente de presión (Presión dinámica o presión de las vías aéreas. Pva) generada entre el alvéolo y la boca. Este movimiento de gas se produce con la energía restante luego de vencer la resistenciadel sistema de vías aéreas al flujo del gas.. MENU 2 de 4 , .

7. +2 0 -2 Ppl +2 0 -2 PA clic clic La espiración a CFR es pasiva y la eliminación del gas se produce al generarse una presión alveolar positiva, por liberación de la energía elástica acumulada por el pulmón durante la inspiración. La anterior descripción del ciclo respiratorio es muy común en los textos de fisiología pero la medición de las variables no es tan habitual en clínica. . Por su relativa simplicidad la medida del volumen es la mas comúnmente realizada en los laboratorios que estudian la función pulmonar, pues para conocer la presión pleural es necesario colocar un catéter en esófago y para medir la presión alveolar se necesita un equipo que produzca cortes del flujo o colocar anemómetros en las vías aéreas. Vc 0 Ti0.45Te 0.55 La dificultad experimental y el alto costo de los equipos ha retrasado su aplicación rutinaria a pesar de su evidente utilidad en el estudio de la función pulmonar y sobretodo en la posibilidad de establecer diagnósticos diferenciales. MENU 3 de 4

8. clic clic clic Cuando se mide tanto la Ppl como la PA se puede calcular la Presión Transpulmonar (PTP = PA - Ppl) que es la fuerza necesaria para vencer la resistencia elástica del pulmón . La Presión Dinámica (ΔP= Pi - Pf) permite cuantificar el flujo (V o Q) de un fluido real (gas o sangre) producido en un tubo que presenta una cierta resistencia. Pf = Pb PA Ppl] Es siempre un gradiente de presión, que en el caso del pulmón se llama Presión de las vías aéreas (Pva). Su valor se establece por la diferencia entre la Presión Alveolar (PA=Pi) y la presión en la boca (Pbo=Pf) durante espiración. Pi = PA Pdin=Pva Pdin=Pi-Pf Pva =PA-Pbo En la ventilación espontánea la Pbo es igual a la Presión barométrica (Pb) y su valor expresado como presión relativa es cero. En el caso del uso de presión positiva o negativa la Pbo la determina la técnica utilizada y obviamente es diferente a la Pb. Ver la clase Hidrostática, Hidrodinamia Ver www.fisiologiaysistemas.com.ar. PTP MENU 4 de 4

9. clic DISTRIBUCION DESIGUAL A VOLUMEN RESIDUAL (VR) Cuando se ha eliminado todo el gas del pulmón por medio de una espiración forzada hasta el VR, la presión pleural en los vértices es de aproximadamente -2 cmH20. PRESION PLEURAL En la base del pulmón la presión pleural es de aproximadamente +5 cmH20, por la menor retracción elástica existente. En el modelo de pulmón homogéneo se supone que la presión intrapleural es siempre subatmosférica y que existe el mismo valor en toda la pleura. Al realizar una inspiración que produzca un gradiente de 7 cmH20, en el vértice la presión pleural (Ppl) alcanzará aproximadamente -9 cmH20 y en la base -2 cmH20. -2 -9 Este hecho hace prever que el volumen de gas incorporado por cada zona pulmonar será diferente, tal como se ha desarrollado antes. Los volúmenes pulmonares en este ejemplo están en sus valores mínimos y serán analizados posteriormente en función de la complacencia de cada zona. +5 -2 MENU 1 de 4

10. clic DISTRIBUCION DESIGUAL Cuando se ha descrito la técnica de medición de complacencia se ha señalado que se mide una presión pleural en un solo punto para identificar las patologías con aumento o disminución de su valor. Es una técnica tan limitada como medir un volumen corriente o una capacidad inspiratoria, ya que se acepta como real la existencia de un pulmón homogéneo. Es una cuantificación limitada pero absolutamente válida y de amplia difusión y utilidad en la actividad clínica. PRESION PLEURAL Pero se debe aceptar que es un hecho real que la desigual distribución del gas y de la sangre en el pulmón determina zonas de distinta presión pleural y su comprensión permite entender la desigualdad. . . A diferentes volúmenes pulmonares hay, en el mismo lugar de la pleura, una diferente presión dentro de la cavidad, Al cambiar la condición de reposo ventilatorio desde VR del ejemplo anterior a Capacidad Funcional Residual (CFR) o a Capacidad Pulmonar Total (CPT) cambian los valores de presión pleural, como se vera en las próximas pantallas. MENU 2 de 4

11. DISTRIBUCION DESIGUAL PRESION PLEURAL clic clic A Capacidad Funcional Residual Al cambiar la condición de reposo ventilatorio desde VR del ejemplo anterior a Capacidad Funcional Residual (CFR) del actual, cambian los valores de presión pleural. Cuando se ha eliminado todo el gas del pulmón por medio de una espiración normal hasta CFR, la presión pleural en los vértices es de aproximadamente -8 cmH20 y la de la base de -1 cmH20. Ello significa que el pulmón está mas alejado de su suposición de reposo y ejerce una mayor retracción elástica que en el ejemplo presentado en la pantalla anterior. -8 -15 Al realizar una inspiración que produzca un gradiente de 7 cmH20, en el vértice alcanzará aproximadamente -15 cmH20 y en la base -8 cmH20. Este hecho hace prever que el volumen de gas incorporado por cada zona pulmonar será diferente. -1 -8 MENU 3 de 4

12. DISTRIBUCION DESIGUAL PRESION PLEURAL clic A Capacidad Pulmonar Total Cuando se ha incorporado el máximo de gas del pulmón por medio de una inspiración forzada hasta CPT, la presión pleural en los vértices es de aproximadamente -40 cmH20. En la base del pulmón la presión pleural es de aproximadamente -33 cmH20. Es evidente que las presiones pleurales son variadas tanto en diferentes zonas del pulmón como en diferentes maniobras ventilatorias. Esta información corresponde al análisis de modelos teóricos o a trabajos de investigación específicos y no a mediciones clínicas de rutina. . En espiración e inspiración a volúmenes altos próximos a la Capacidad Pulmonar Total (CPT) es el pulmón el principal generador de la presión intrapleural. Como los músculos de la caja torácica están por encima de su posición de reposo tienden a contraerse y disminuir el volumen pulmonar. A pesar de grandes esfuerzos inspiratorios los valores de presión pleural no se incrementan sustancialmente. MENU 4 de 4

13. DISTRIBUCION DESIGUAL 100 80 VOLUMEN % 60 40 20 +10 0 -10 -20 clic clic clic PRESION PLEURAL (cmH 0) 2 Anteriormente se ha desarrollado el concepto de complacencia pulmonar y las diferentes presiones pleurales que se observan en el pulmón normal. complacencia pulmonar Las curvas que se presentarán a continuación corresponden a la complacencia de un pulmón al ser inflado (inspiración) y desinflado (espiración) , en movimientos ventilatorios a diferentes volúmenes. Si un pulmón o ciertas zonas del pulmón o algunas unidades ventilatorias tienen volúmenes muy altos lograrán producir sólo pequeños cambios de volumen aunque se generen grandes cambios de presión pleural o transpulmonar( complacencia disminuida). De manera similar si un pulmón o zonas del pulmón o algunas unidades ventilatorias tienen volúmenes muy bajos el ingreso de gas es muy pequeño (complacencia disminuida). Influyen fenómenos que se describen por la ley de Laplace o por la presión crítica de apertura de tubos elásticos. MENU 1 de 7

14. DISTRIBUCION DESIGUAL 100 80 VOLUMEN % 60 40 20 +10 0 -10 -20 clic PRESION PLEURAL (cmH 0) 2 complacencia pulmonar La zona central de la curva de complacencia es la que muestra mayores variaciones de volumen ante igual variación de presión pleural. En el caso de un pulmón completo hay un volumen pulmonar óptimo en el sentido de realizar el mínimo trabajo elástico para una ventilación adecuada, que es donde se realiza la ventilación de reposo ( Vc ). No es difícil aceptar que un pulmón hiperinflado por atrapamiento aéreo (enfisema) tenga un trabajo elástico aumentado en ausencia de otro tipo de alteraciones. MENU 2 de 7

15. DISTRIBUCION DESIGUAL 100 80 VOLUMEN % 60 40 20 +10 0 -10 -20 PRESION PLEURAL (cmH 0) 2 Complacencia pulmonar También se puede entender que patologías con disminución del volumen pulmonar (insuficiencia respiratoria aguda IRA, falta de surfactante en el recién nacido) tengan presente un trabajo elástico aumentado. Lo desarrollado antes se cumple también en las diferentes unidades ventilatorias que componen un pulmón normal o patológico. Es un fenómeno producido por la inhomogeneidad pulmonar y permite predecir la influencia de determinadas modificaciones halladas en patología. MENU 3 de 7

16. DISTRIBUCION DESIGUAL 100 80 VOLUMEN % 60 40 20 +10 0 -10 -20 PRESION PLEURAL (cmH 0) 2 complacencia regi0nal COMPLACENCIA REGIONAL A VOLUMEN RESIDUAL Cuando se realiza la ventilación a volúmenes bajos, a nivel de Volumen Residual (VR) el gas se incorpora de diferente manera en las diferentes porciones del pulmón, en función de la curva de complacencia que representa sus características elásticas. Ya se han desarrollado las diferentes presiones pleurales en un pulmón inhomogéneo. MENU 4 de 7

17. DISTRIBUCION DESIGUAL 100 80 VOLUMEN % 60 40 20 +10 0 -10 -20 clic PRESION PLEURAL (cmH 0) 2 complacencia regional A VOLUMEN RESIDUAL Se propone que la presión pleural varíe en una cantidad de 7 cmH20 durante la inspiración, igual en todos los ejemplos que se presentarán. La unidades ventilatorias de las bases pulmonares según la curva pro puesta no incrementan su volumen durante la inspiración ( +5 a -2). La unidades ventilatorias de los vértices pulmonares segun la curva propuesta aumentan un 20% su volumen (40 a 60 % de la CV) al variar la presión pleural en 7 cmH20 ( de -2 a -9) durante la inspiración El gas ingresa fundamentalmente a los vértices en estas condiciones. MENU 5 de 7

18. DISTRIBUCION DESIGUAL clic clic 100 80 VOLUMEN % 60 40 20 +10 0 -10 -20 PRESION PLEURAL (cmH 0) 2 COMPLACENCIA A CAPACIDAD FUNCIONAL RESIDUAL Cuando se realiza la ventilación a volúmenes normales, a nivel de Capacidad Funcional Residual el gas se incorpora de diferente manera en las diferentes porciones del pulmón, en función de la curva de complacencia que representa sus características elásticas. Complacencia regional La unidades ventilatorias de las bases pulmonares incrementan su volumen en 29% (20 a 59) al variar la presión en 7 cmH20 (-1 a -9) durante la inspiración La unidades ventilatorias de los vértices pulmonares de acuerdo a la curva propuesta aumentan un 25% su volumen (65 a 90) al variar la presión pleural en 7 cmH20 (-8 a -15) durante la inspiración. El gas no ingresa a las bases en ventilación a VR, pero a CFR el gas ingresa a las bases en mayor medida que a los vértices. MENU 6 de 7

19. DISTRIBUCION DESIGUAL -40 -33 clic 100 80 VOLUMEN % 60 40 20 +10 0 -10 -20 -30 -40 PRESION PLEURAL (cmH 0) 2 COMPLACENCIA A CAPACIDAD PULMONAR TOTAL Complacencia regional Cuando se realiza la ventilación a volúmenes exageradamente altos, a nivel de Capacidad pulmonar total el gas se incorpora en las diferentes porciones del pulmón, en función de la curva de complacencia que representa sus características elásticas. La unidades ventilatorias de los vértices y de las bases pulmonares son similares. Aumentan muy poco el volumen al variar la presión pleural entre -25 y -45 cmH20 durante una inspiración a CPT. Es necesario conocer estas desigualdades descritas en cuanto al movimiento de gas en las diferentes unidades ventilatorias en pruebas como eliminación de nitrógeno, volumen de cierre, volumen residual con inspiración única de O2. Esas mediciones de laboratorio han intentado cuantificar la inhomogeneidad pulmonar antes del uso de isótopos radiactivos o de gases inertes. MENU 7 de 7

20. clic clic RESISTENCIA Es necesario realizar un trabajo ventilatorio a fin de ingresar y eliminar el gas en el pulmón; este trabajo está determinado tanto por el volumen y la velocidad como por las resistencias que se oponen al movimiento del gas. La resistencia de las vías aéreas o dinámica se analiza en su manera mas simple por la ley de Poiseuille y la variable principal en este proceso es el radio de la vía elevado a la cuarta potencia, lo que indica su importancia fundamental. R = ΔP / V R = 8 h l / ρ r 4 Patologías como el asma, el enfisema, la bronquitis, la obstrucción de las vías aéreas superiores, se caracterizan por un aumento de la resistencia dinámica, lo que conduce a un aumento del trabajo ventilatorio para mantener una ventilación alveolar (VA) normal. Ello asegura que la PO2 y la PCO2 en sangre arterial se mantenga dentro de rangos normales y que haya un intercambio normal de estos gases a nivel tisular. La resistencia elástica o la que ofrece el pulmón oponiéndose a su estiramiento estará determinada por las características elásticas del intersticio o del alvéolo, de la tensión superficial interalveolar, de la presencia del surfactante y de la interrelación del sistema elástico de todo el pulmón. Cuando se relaciona el valor de la Presión Transpulmonar ( PTP) con los cambios de volumen pulmonar producidos se conoce la complacencia o distensibilidad pulmonar. C = ΔV / ΔPTP = 200 cc/cmH20 MENU 1 de 2

21. clic clic Patologías como la fibrosis pulmonar, la alveolitis, distress respiratorio del adulto presentan un aumento de la resistencia elástica, por lo que es necesario aumentar el trabajo ventilatorio para mantener la VA y los gases en sangre dentro de rangos normales. . Cuando se calcula el trabajo ventilatorio, en el pulmón normal el trabajo elástico es mayor y el trabajo resistivo es bajo; la ventilación se produce con un gasto energético o con un consumo de O2 mínimo. En patología esta relación puede estar cambiada como en OAS (trabajo resistivo aumentado), en fibrosis (trabajo elástico aumentado), en EBPOC (trabajo resistivo aumentado y elástico disminuido). Hay otro fenómeno que debe ser considerado que es el producido por la desigual distribución del gas (V) y de la sangre (Q) en el pulmón normal (desigualdad V-Q). En un individuo normal de pie, por acción gravitacional sobre los fluidos, en el vértice del pulmón hay un bajo volumen de sangre en relación al volumen de gas del alvéolo o de la unidad ventilatoria. Se produce una baja transferencia de gases con la sangre lo que determina que la presión parcial de oxígeno del alvéolo sea alta (PAO2) y la presión parcial de bióxido de carbono sea baja (PACO2), valores que se trasmiten a la poca sangre que perfunde la zona: son unidades de V/Q alto. Su potencial capacidad para aumentar la PO2 y bajar la PCO2 de la sangre que sale del pulmón es baja por el escaso volumen de perfusión MENU 2 de 2

22. . . V Q . . . . . . V/Q V/Q V/Q alto bajo clic Las distribuciones descritas en las pantallas anteriores conducen a la desigualdad entre la ventilación y la perfusión. También conduce a modificaciones de la PO2 y la PCO2 en alveolo y arteria. Este concepto de desigualdad V/Q no contradice el concepto de volumen total pulmonar menor en los vértices y tampoco el del menor volumen de gas incorporado por unidad de volumen del alveolo. . . La desigualdad está determinada normalmente por alto en los vértices y bajo en las bases en un individuo de pie. V/Q . . V/Q Se está comparando con y es indispensable entender cada fenómeno, diferenciándolos adecua damente. Ver la clase hidrostática, hidrodinamia www.fisiologiaysistemas.com.ar. Desigualdad V/Q MENU 5 de 5

23. VENTILACION A PRESION POSITIVA EN INSPIRACIÓN EN ESPIRACION CON PEEPi MENU GENERAL

24. VENTILACION A PRESION POSITIVA +2 0 -2 Ppl +2 0 -2 PA clic clic clic Inspiración a presión positiva (IPAP) Se desarrolló anteriormente que una inspiración espontánea se produce con un aumento de la PTP por el incremento de la presión pleural subatmosférica. El ingreso del gas se produce por la transmisión de parte de esta presión negativa a las vías aéreas ( Pva ) frente a un valor de cero en la boca ( Pbo ) Pbo + Pbo 0 ΔP = Pbo (cero) - PA (negativa) El ingreso del gas en la ventilación a presión positiva se produce con una presión en la boca ( Pbo ) positiva y una presión en el alvéolo ( PA) de cero. Ti0.45Te 0.55 Ti0.45Te 0.55 La utilización de la ventilación a presión positiva (VPP) se basa también en el aumento de la PTP, pero por aumento de la PA a valores positivos. Obviamente estas relaciones cambian durante el uso de presiones alveolares positivas (PAP), según que la intervención sea durante inspiración (IPAP), durante espiración (EPAP) o en forma continua durante ambos ciclos ( CPAP ) . MENU 1 de 2

25. clic clic clic Inspiración a presión positiva La IPAP se utiliza fundamentalmente para evitar un trabajo ventilatorio exagerado, para vencer la resistencia aumentada de las vías aéreas o la complacencia disminuida del pulmón .El aumento de la presión en las vías aéreas generada con equipos especiales al producir + Pbo una presión positiva en la boca (Pbo ) PA cmH20 . produce un aumento de la presión alveolar (PA ) . FLUJO l/min del flujo y del volumen de gas que ingresa al pulmón. V cc . Ver la clase Ciclo ventilatorio La espiración se produce de manera pasiva, por PA positiva contra una Pbo de cero. MENU 1 de 2

26. Espiración a presión positiva En determinadas patologías se produce una disminución del volumen pulmonar a CFR, una disminución de la “complacencia” y un aumento del trabajo ventilatorio en inspiración. Además la presencia de unidades hipoventiladas puede conducir a un aumento de la proporción de unidades de V/Q bajo, de atelectasias, a la aparición de procesos infecciosos. clic clic Se establecen en ciertos casos situaciones que indican el uso de presión positiva durante espiración, lo que tiene como efecto final el aumento de la CFR. . En presencia de PEEPi se establece Pbo+ en fin de espiración. (ver la clase Ciclo respiratorio y PEEPi y la próxima pantalla) Pbo + PA cmH20 . Este mecanismo de control del flujo espiratorio se produce espontáneamente en ciertas patologías como EBPOC a fin de reducir la velocidad de eliminación del gas. De esta manera se evita el aumento del gasto por fenómenos resistivos en presencia de obstrucción espiratoria. FLUJO l/min V cc . Espiración a presion positiva MENU 1 de 1

27. clic clic clic Individuo Obstructivo con PEEPi . En el caso de la patología obstructiva, se presenta una disminución del flujo sobretodo en espiración y es común que se produzca una actividad de los músculos espiratorios, que se ha señalado como causa del aumento de PEEPi. Por ello el registro de la Pga puede tener características diferentes a las mostradas en este grafico y además puede ser distinto el valor de PEEPi +5 Ppl 0 - 1 2 ….+10 Pga 0 3 4 Pdi 0 Habrá un aumento de la diferencia de Ppl entre comienzo de inspiración e inicio del flujo inspiratorio ( ΔPpl ) producido por la contracción de los músculos espiratorios. + 2 Flujo 0 Ti Te Por esta razón se debe corregir ΔPpl restándole el descenso de Pga: De esta manera se conoce el valor de PEEPi independizada de la actividad de los músculos espiratorios que son los responsables del aumento de la Pga durante la espiración y el comienzo de la inspiración. Ver la clase Ciclo Ventilatorio y PEEPi . MENU 1 de 2

28. clic clic clic Conocido el valor de PEEP se puede imponer la presión positiva necesaria para corregir el aumento de actividad que deben realizar los músculos inspiratorios por la presencia de patología obstructiva (puntos 3 y 4_). I Obstructivo +5 Ppl 0 - 1 2 ….+10 Pga 0 3 4 Pdi 0 Con el 80 o 90 % del valor de PEEPi corregida (Δ Ppl - ΔPga) se establece una ventilación mecánica, un soporte ventilatorio o se utiliza CPAP que disminuirá el trabajo de los músculos inspiratorios. + 2 Flujo 0 Ti Te I.- Individuo con Pga aumentada en espiración Gran parte de la aparición y permanencia de los procesos agudos en pacientes obstructivos tiene que ver con la fatiga de los músculos inspiratorios producida por los fenómenos descritos. Los usuarios deben ser conscientes de la necesidad de consultar material especializado para abordar los aspectos del análisis de estos temas en su aplicación clínica. MENU 2 de 2

29. SISTEMA CARDIOVASCULAR VENTILACION NORMAL FORZADA A PRESION POSITIVA MENU GENERAL

30. Se presenta un desarrollo para una actualización, si se considera necesaria. Funcionalmente existe un sistema único, que es el cardiopulmonar. Debe considerarse como un conjunto el sistema ventilatorio representado por el pulmón , la pleura , la caja torácica y el diafragma, Es necesario añadir el sistema cardiovascular en sus componentes intratorácicos, intra abdominales y periféricos. Ambos sistemas interactúan de una manera determinante, por lo que el conocimiento de sus características es fundamental para comprender numerosos procesos normales y patológicos . MENU 1 de 2

31. Vci : Vena cava inferior AD : Aurícula Derecha VD :Ventrículo Derecho Ap : Arteria pulmonar Sangre desoxigenada Sangre oxigenada Vp : Vena pulmonar AI : Aurícula Izquierda VI : Ventrículo Izquierdo Ao : Aorta Ap Vp • El sistema cardiovascular se describe • en su circuito pulmonar, compuesto por la vena cava inferior (Vci), la aurícula derecha (AD), el ventrículo derecho (VD), la arteria pulmonar (Ap) con su red capilar, las venas pulmonares (Vp). AD VD VI AI Vci Ao • en su circuito sistémico con la aurícula izquierda (AI), el ventrículo izquierdo (VI) y la arteria aorta (Ao). El primero corresponde a la sangre que llega desoxigenada......y el segundo a la sangre oxigenada. El corazón está rodeado por su pericardio . MENU 2 De 2

32. clic clic clic Se presenta un esquema grafico usado en otras hojas web como repaso antes de analizar la acción de la ventilación a presión positiva. VENTILACION NORMAL Al finalizar una espiración normal o durante el comienzo de una inspiración hay una presión subatmosférica en la cavidad intrapleural. Ello se debe a la presencia de dos sistemas elásticos, la caja torácica y el pulmón, que tienden a volver a su posición de reposo. En estas condiciones, que se dan a Capacidad Residual Funcional, la presión intrapleural (Ppl) es de aproximadamente -3 cmH20. La Presión alveolar (PA) es cero y no hay flujo de gas. PA 0 PEM -3 La presión de los vasos intratorácicos está influida por esta presión subatmosférica, que tracciona sus paredes y disminuye en cierta medida la resistencia: es la presión extramural (PEM). PTM PIM También influye la presión intramural venosa (PIM o Pvc) de ingreso a la cavidad torácica, creándose una cierta presión transmural (PTM) (ver LA CLASE HIDROSTATICA ,HIDRODINAMIA). PTM = PIM - PEM = Pvc - Ppl MENU 1 de 4

33. clic clic INSPIRACION Y RETORNO VENOSO En condiciones de reposo ventilatorio, la PEM ejercida en la cavidad torácica será de –3 cmH20 , , la PIM de las venas cavas al ingresar al tórax será de +3cmH20 , lo que constituye una PTM de +6cmH20. . PEM -3 PTM = PIM - PEM PTM = +3 - (-3) = + 6 . PTM +6 Durante la inspiración se produce una presión subatmosférica en la cavidad intrapleural por aumento en el tamaño del tórax y produce desplazamiento del pulmón alejándolo de su condición de reposo elástico. Suponiendo que la presión intramural (PIM) de las venas cavas sea la misma al ingreso en el tórax, la presión transmural (PTM) aumenta por aumento de la presión extramural (PEM). PIM + 3 MENU 2 de 4

34. INSPIRACION Y RETORNO VENOSO PEM -8 clic clic En inspiración se puede aceptar entonces que se mantiene una PIM de +3 cmH20 y una PEM aumentada a -8cmH20 lo que conduce a una PTM de +11cmH20. Esta disminución de la resistencia del sistema es lo que permite decir que es lo que conduce en inspiración a un aumento del retorno venoso (RV). PTM +11 El aumento del retorno venoso conduce a un aumento del volumen y de la presión de la arteria pulmonar y de su red capilar en forma general. PIM + 3 Es necesario conocer la existencia de unos vasos sensibles a las variaciones de volumen pulmonar (vasos extra alveolares) y de otros cuyo flujo está sujeto a las variaciones de presión alveolar (vasos intraalveolares). RV > Ver www.fisiologiaysistemas.com.ar Desigualdad V/Q MENU 3 de 4

35. clic clic PEM - 3 PIM + 3 ESPIRACION Y RETORNO VENOSO Cuando se ha producido el ingreso de gas y se ha reducido la PIM con una PA de cero, la PEM se mantiene en los valores inspiratorios. Por la relajación de los músculos inspiratorios la PA aumenta a +3 cmH20, se genera un gradiente de PIM y el gas es eliminado al exterior que tiene Pb o de cero. Pb = 0 PA+3 Al producirse la eliminación del gas o la espiración, la PEM vuelve a los valores de reposo ventilatorio pues no hay actividad de los músculos espiratorios. Normalmente la espiración es pasiva, utilizando la energía elástica aportada al sistema durante la inspiración. . Si se supone una PIM de las venas cavas de +3, el retorno a una PEM de -3 conduce a una PTM de +6, restituyendo el retorno venoso a sus valores normales. Las relaciones descritas son diferentes cuando se realizan movimientos ventilatorios intensos o forzados, o en presencia de patología como PEEPi. MENU 4 de 4

36. PEM -3 PEM clic clic clic - 100 PIM+ 3 INSPIRACION FORZADA La maniobra de Müller intenta reproducir o magnificar las modificaciones cardiovasculares intratorácicas presentes en asma severa. Ello se produce por una inspiración forzada con glotis cerrada, lo que significa sin ingreso de gas. Tal como se describió en la inspiración normal aumenta la PTM de la Vena cava (Vc) y al generar en esta maniobra PEM subatmosféricas muy grandes ocurre lo mismo con la AD, el VD, la Ap y la red capilar pulmonar. Esto conduce al atrapamiento de un volumen grande de sangre por la alta capacitancia del sistema Si el aumento del volumen de AD y VD es muy grande puede producir desplazamiento del tabique y disminución del volumen del VI. MENU 1 de 4

37. . . V/Q Ello haría pensar que necesariamente aumentará el volumen latido del VI y por lo tanto el volumen minuto cardíaco (Q). . • Hay tres aspectos que se oponen a ello: • el aumento del volumen de sangre contenido por el "circuito derecho" que puede cambiar su relación con la ventilación ( ) RV << clic clic RV >> INSPIRACION FORZADA Se ha analizado la incidencia de una inspiración forzada con glotis cerrada sobre lo que se llama el " circuito derecho" y se ha hecho evidente el aumento del retorno venoso. • la disminución del retorno venoso al circuito izquierdo • la disminución del volumen del VI por desplazamiento del tabique y aumento de la postcarga. Estos fenómenos tienen incidencia general pero es conveniente destacar además la forma como se modifican las relaciones entre la presión intracavitaria y el volumen eyectado por el VI cuando las presiones intratorácicas................. son muy negativas. Vl >? Q>? MENU 3 de 4

38. . . Q Q Todo esto se explica por la ley de Starling o de regulación heterométrica, ya que aumentando el VDF aumenta la fuerza de contracción del corazón y disminuye el volumen sistólico final (VSF) con aumento de . clic clic clic PEM - 100 Pero a diferencia de lo descrito antes, hay aumento del VSF del ventrículo izquierdo (VSFVI) y disminución de . INSPIRACION FORZADA El volumen diastólico (VDF) es el que determina la fuerza de contracción del corazón y se considera la precarga. El trabajo cardíaco se realiza contra una postcarga representada fundamentalmente por la presión de la aorta. VDF Cuando hay un aumento importante de la presión subatmosférica intratorácica por inspiración forzada (maniobra de Müller, asma severa) hay un aumento del VDF del ventrículo izquierdo (VDFVI) por aumento de la presión transmural . PAo > VDF < VSF > Q >>VDF > VSF < Q . . Ver www.fisiologiayesfuerzo.com.ar Sistema cardiovascular MENU 3 de 4

39. Habitualmente se describe como aumento de la poscarga producida por el aumento de la presión transmural y como tal conduce a un Q menor para igual trabajo cardíaco. clic clic . INSPIRACION FORZADA La regulación heterométrica se cumple con una complacencia (complacencia ( DV / DP) del ventrí culo izquierdo que es modificada en la maniobra de Müller. Se produce un menor volumen de eyección ante la misma variación de presión intracavitaria, por disminución de la complacencia del VI. . El VI normal aumenta la fuerza de contracción ante el aumento de la poscarga. Si el aumento de presión en VI es suficientemente grande puede producirse un reflujo hacia la AI a través de la válvula mitral normal y también hacia las venas pulmonares. Se puede generar edema. DV / DP DV / DP . < Q . . MENU 4 de 4

40. RV< clic clic PTM < ESPIRACION FORZADA La maniobra de Valsalva intenta reproducir o magnificar las modificaciones cardiovasculares intratorácicas presentes en un enfisema severo, lo que se logra por una espiración forzada con glotis cerrada . Pap > Tal como se describió en la espiración normal disminuye la PTM y el gradiente de PIM de la Vc por el aumento de la PEM positiva. PEM ++ Ello es equivalente a un aumento de la resistencia vascular y disminución del retorno venoso Al generar en esta maniobra PEM supraatmosféricas muy grandes ocurre lo mismo con la AD, el VD, la Ap y la red capilar pulmonar. RV << Pabd >> Se produce una disminución del retorno venoso a la AI por aumento de la resistencia vascular pulmonar. MENU 1 de 3

41. clic clic ESPIRACION FORZADA El retorno venoso al "circuito derecho" está disminuido por el gran aumento de la presión intratorácica ya descrita, a lo que se añade la reducción debida al gran aumento de la presión abdominal que se produce en la espiración forzada con glotis cerrada Pap > PEM ++ El trabajo del VD está aumentado por la poscarga que se produce por el aumento de la resistencia y el aumento de la presión de perfusión de la arteria pulmonar. Por esta causa puede estar modificada la relación entre V y Q en el pulmón. . . Cuando este aumento de resistencia se mantiene de manera permanente, como ocurre en un enfisema crónico, se produce una hipertrofia del VD y una insuficiencia mecánica conocida como "cor pulmonale". RV << Pabd >> . Puede estar asociada una hipoxemia que producirá un aumento adicional de la resistencia de la arteria pulmonar y del lecho capilar, por el mecanismo de compensación llamado vasoconstricción hipóxica. MENU 2 de 3

42. . . PIT++ clic clic clic PIT++ . Q < Se volverá sobre este tema al analizar la fisiopatología de la enfermedad obstructiva crónica ESPIRACION FORZADA El aumento de la presión intratorácica e intraabdominal que se produce durante una espiración forzada y mas aún con glotis cerrada, aumenta la resistencia de la Aorta. Si en un primer momento la presión de la aorta es la normal (PIM normal), el aumento de la presión en tórax y abdomen (PEM alta) conduce a una disminución de la PTM. Si el esfuerzo espiratorio es muy intenso la presión en la Aorta puede superar los 200 mmHg. Cuando por disminución del retorno venoso y por aumento de la presión en Aorta el volumen minuto cardíaco se reduce en un 80% del valor normal, se produce una interrupción de la circulación o síncope. Si se interrumpe la espiración forzada obviamente se vuelve a las condiciones circulatorias normales. PTM << PTM<< . Pabd >> Ver www.fisiologiaysistemas.com.ar Desigualdad V/Q MENU 3 de 3

43. Presión positiva PEM + clic clic clic Se han explicado anteriormente las modificaciones producidas por el sistema ventilatorio de manera espontánea, y es necesario analizar la imposición de una inspiración a presión positiva (IPAP) en el sistema cardiovascular. Pbo positiva La presión positiva en el alvéolo, generado por cualquiera de los sistemas que se pueden utilizar, se trasmite a la cavidad torácica. La PTM (PIM-PEM= PVca-Ppl) de los vasos disminuye y ello se equivale a un aumento de la resistencia intravascular;. Se produce una disminución del retorno venoso que es proporcional a la presión utilizada y trasmitida. . Q disminuido . RV disminuido La PTM de la aorta disminuye su presión por la misma razón (PEM+) y aumenta la postcarga del VI, lo que conduce a una disminución de Q. . MENU 1 de 7

44. SISTEMA CARDIOPULMONAR y V/Q . . . . V Q . . . . . . V/Q V/Q V/Q clic clic . . La desigualdad está determinada normalmente por alto en los vértices y bajo en las bases. Es una distribución que debe diferenciarse de los volúmenes pulmonares reales, totales V/Q . . V/Q La descripción de la desigualdad V/Q parece contradecir el concepto de volumen total pulmonar menor en los vértices y también el de menor volumen de gas incorporado por unidad de volumen del alveolo. Pero ello no es así. alto bajo Se está comparando con y es indispensable entender cada fenómeno diferenciándolos adecuadamente. Ver la clase hidrostática, hidrodinamia www.fisiologiaysistemas.com.ar. Desigualdad V/Q MENU 2 de 7

45. . . VASOS DEL PULMON V/Q 1 2 clic clic clic 3 La presencia de una PEM menos negativa que en la parte superior del tórax, hace que los alvéolos en la zona inferior tengan menor volumen, lo que equivale a un aumento relativo del flujo de sangre y disminución de . VENTILACION NORMAL Se ha descrito la desigualdad de ventilación y de perfusión en el pulmón. Un individuo en decúbito dorsal tiene mayor flujo en la parte inferior del pulmón por acción gravitacional. Ppl - Se mantiene una desigualdad entre el volumen de gas y de sangre de las unidades ventilatorias del pulmón, pero como se trata de una diferencia de altura menor que la que presenta un individuo de pié, la inhomo geneidad es menor. La parte superior del pulmón tiene mayor ventilación por la tracción de la pleura y las presiones subatmosféricas que se generan. MENU 3 de 7

46. . . V/Q PEM + clic clic En las partes superiores del tórax hay una PEM positiva que disminuye la PTM de los capilares, lo que conduce a una derivación de la sangre hacia los capilares inferiores. Puede aumentar la desigualdad . VENTILACION A PRESIÓN POSITIVA La ventilación manual o mecánica a presión positiva puede producirse durante la inspiración, durante la espiración o en ambas fases Ppl - La presión positiva inspiratoria (PPI) se produce con la intención de vencer las resistencias elásticas y dinámicas del pulmón, para reducir el trabajo ventilatorio y mejorar el intercambio gaseoso. La presión positiva espiratoria (PEEP) se produce con la intención de evitar o reducir el colapso alveolar, a fin de aumentar la Capacidad Funcional Residual. De esta manera se puede reducir el trabajo elástico ventilatorio y mejorar la hematosis. MENU 4 de 7

47. clic clic Es fundamental conocer el comportamiento de cada sistema durante el uso de la ventilación a presión positiva, pues la resultante es una acción también sobre el sistema cardiopulmonar.. Es muy importante considerar la incidencia de las presiones intratorácicas positivas, pues una disminución de Q puede conducir a una extracción exagerada de O2 a nivel tisular, produciéndose una sangre venosa mixta con muy baja PO2. . . Es conocido que aún un pulmón normal puede ser incapaz de producir una sangre arterial normal si la PVO2 es exageradamente baja. Es un mecanismo por el que se producen hipoxemias por causa cardiovascular y no pulmonar. Ver www.fisilogiaysistemas.com.ar Desigualdad V/Q MENU 5 de 7

48. clic . . En el pulmón normal hay una desigualdad V/Q que es la causa de la presencia de un gradiente entre el alveolo y la arteria de O2 (G(A-a)O2). Su valor es de aproximadamente 10 mmHg en un individuo respirando aire pero está reducido en un individuo en decúbito dorsal. La ventilación a presión positiva se produce generalmente en un individuo en decúbito dorsal, posición en que disminuye el G(A-a)O2 existente en el individuo de pié por el menor efecto gravitacional sobre el pulmón y una menor desigualdad V/Q. La presión negativa intrapleural, produce una mayor distensión en los alvéolos superiores y el efecto gravitacional genera un mayor flujo de sangre en los alvéolos inferiores con menor ventilación. . . . Al producir la ventilación a presión positiva hay una mayor derivación de la sangre hacia los alvéolos inferiores aumentando la desigualdad V/Q, con aumento de las unidades de V/Q bajo Puede hacerse presente una hipoxemia que depende del aumento delG(A-a)02 que se produzca y si se asocia a una PvO2 disminuida por descenso de Q puede verse revertido el objetivo inicial de la ventilación a presión positiva; puede convertirse en un fenómeno generador de hipoxemia. . . . MENU 6 de 7

49. . . V/Q clic clic clic Pao > La ventilación a presión positiva puede producir grandes mejorías por disminución del trabajo ventilatorio, pero debe analizarse el sistema cardiopulmonar como un conjunto. Ppl + La presión positiva inspiratoria (PPI) y/o espiratoria (PPE), producen presiones supraatmosféricas intratorácicas que pueden disminuir el retorno venoso por las venas cavas P + y aumentar la poscarga del ventrículo izquierdo por aumento de presión en la aorta. RV << . • El objetivo inicial de mejoramiento de la hematosis por el uso de la presión ventilatoria positiva puede verse perjudicado por • una reducción del volumen minuto cardíaco, • un aumento de la diferencia arterio- venosa, . • un aumento de la presión de la arteria pulmonar, • un incremento de la desigualdad Todo ello puede agudizar una hipoxemia preexistente. CONCLUSIONES MENU 7 de 7

50. CONCLUSIONES Se han desarrollado conceptos básicos necesarios para entender el uso de la ventilación a presión positiva, en sus aspectos favorables y desfavorables, desde un enfoque fisiológico básico. Se describe la ventilación normal con su ciclo ventilatorio y la desigual distribución de la presión pleural . Se señala la desigualdad de la complacencia en el pulmón normal, aunque es habitual informar un valor único como estudio funcional pulmonar. El uso de ventilación a presión positiva, en presencia de diferentes patologías es muy variada en cuanto a los equipos usados y las correcciones que se intenta producir. Se ha hecho un desarrollo elemental y se aconseja buscar bibliografía especifica, sobretodo en su aplicación clínica.. Se ha desarrollado la incidencia de la ventilación normal espontánea y forzada sobre el sistema cardiovascular, en variables como el retorno venoso, la presión intratorácica, la presión transmural de la aorta torácica, el volumen minuto cardíaco. FIN