147Rev. Chil. Anestesia, 36: 147-160 (Agosto), 2007

TRABAJO DE INGRESO

Profesor AdjuntoDepartamento de Medicina IntensivaPontificia Universidad Católica de Chile

DAÑO INDUCIDO POR LA VENTILACIÓN MECÁNICA.MECANISMOS FISIOPATOLÓGICOSY ESTRATEGIA VENTILATORIA PROTECTORA

DR. GUILLERMO BUGEDO

CARTA A LA SOCIEDAD CHILENA DE ANESTESIOLOGÍA

Después de mi titulación como Anestesiólogo en el año 1989, he centrado mi labor académica en elárea de la Medicina Intensiva. Estoy convencido que ambas especialidades tienen más aspectos encomún que diferencias, y siempre he mantenido una relación estrecha con la Sociedad de Aneste-siología. Sin embargo, nunca presenté formalmente un trabajo de ingreso. En el año 2004, obtuvi-mos el primer premio en nuestro Congreso con un estudio sobre potencial de reclutamiento medidocon tomografía computarizada en pacientes con falla respiratoria severa, que posteriormente seríapublicado en el N Eng J Med1. Por tal motivo, he querido presentar una revisión de mi labor deinvestigación en este tema para nuestra Revista, y a la vez como trabajo de ingreso a nuestra Socie-dad. Espero que éste sirva de instrucción y estímulo a las nuevas generaciones de anestesiólogos, yque contribuya a mejorar la atención profesional en nuestros pacientes más críticos.

INTRODUCCIÓN

A casi 20 años de la introducción del con-cepto de pulmón pequeño (baby lung) por Gat-tinoni y colaboradores, hemos logrado avancessignificativos en la fisiopatología y manejo ven-tilatorio del Daño Pulmonar Agudo (ALI, de sunombre en inglés Acute Lung Injury) y el Sín-drome de Distrés Respiratorio Agudo (SDRA)2.Más importante, los conceptos sobre mecánicaventilatoria y morfología dinámica del parén-quima pulmonar nos ha permitido entender losmecanismos involucrados en la génesis deldaño inducido por la ventilación mecánica, y deeste modo disminuir el rigor de la ventilación

con presión positiva sobre la membrana alvéo-lo-capilar del pulmón.

A continuación revisaremos la técnica de to-mografía computarizada (TC), que ha permitidoreconocer y entender los conceptos de baby lungy reclutamiento alveolar, fundamentales para op-timizar la mecánica y función pulmonar. Luegoharemos un repaso de la mecánica pulmonar du-rante la ventilación con presión positiva, y losdeterminantes de la distensión y estrés alveolar,conceptos fundamentales para un anestesiólogo.Finalmente, analizaremos los estudios clínicosmas importantes sobre ventilación mecánica pro-tectora, para diseñar un protocolo que pueda seraplicado a todos nuestros pacientes que requierensoporte ventilatorio invasivo.

TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA DE TÓRAX

La tomografía computarizada (TC) es una he-rramienta diagnóstica no invasiva, que evalúa en

148 REVISTA CHILENA ANESTESIA

forma regional y cuantitativa el parénquima pul-monar. Consiste en una malla de pequeños cua-drados (voxel), cada una con valores discretos dedensidad, definidos en Unidades de Hounsfield(HU), que se relaciona anatómicamente con ladensidad del parénquima. Esto permite la repre-sentación morfológica del tejido en forma objeti-va y no invasiva, cuantitativa (mensurable), yreproducible3,4. De este modo, el peso, y el con-tenido de aire y material sólido (tejido, sangre uotros fluidos) de cualquier parénquima puede sermedido con razonable certeza.

En el tejido pulmonar las densidades varíanentre –1.000 HU (densidad del aire) y cercano a 0HU (densidad del agua), siendo entre -900 y -500la densidad del tejido con aireación normal (Figu-ra 1). En el ALI/SDRA existe un aumento en ladensidad global del pulmón (i.e. peso), secundarioa congestión, especialmente en las zonas depen-dientes (dorsales). Densidades entre -100 y +100HU refleja el tejido no aireado que está contribu-yendo al cortocircuito (shunt) pulmonar, y puedeser debido a colapso (atelectasias), inundación ocondensación. El reclutamiento alveolar, inducidopor el uso de PEEP (positive end expiratory pres-sure) o altas presiones inspiratorias, es inicialmen-

te un concepto anatómico, i.e. morfológico, queha sido definido en los estudios clínicos como ladisminución del tejido no aireado4,5.

Concepto de baby lung

La revelación de un pulmón pequeño (babylung) con la tomografía computarizada (TC) afines de los 80' revolucionó el manejo de lospacientes con ALI/SDRA (Figura 2)6. Los exu-dados algodonosos en la radiografía de tóraxjunto a la disminución de la distensibilidad pul-monar, sugerían un compromiso difuso y un pa-rénquima pulmonar rígido7. Gattinoni ycolaboradores analizaron cuantitativamente lospulmones de pacientes con SDRA severo, en-contrando que el tejido con aireación normalera de 200 a 500 gramos, vale decir, el tejido ai-reado de un niño sano de 5 a 6 años8. En conse-cuencia, en el SDRA estamos frente a unpulmón fisiológicamente pequeño, y no rígido,con una menor superficie disponible para el in-tercambio gaseoso. Así, el uso de volúmenescorrientes (Vt) elevados en un paciente con unbaby lung, es capaz de sobredistender y generargran tensión (estrés) sobre el parénquima pul-

Figura 1. Tomografía computada e histograma de densidades del tejido pulmonar en un paciente sano (panel superior) durante una expiraciónforzada (izquierda) y capacidad pulmonar total (centro) y en un paciente con SDRA secundario a una neumonía por P. jirovecci (panel infe-rior) durante ventilación controlada con volumen de 6 ml/kg durante pausa expiratoria con PEEP 5 cmH

2O (izquierda) y pausa inspiratoria

con presión meseta de 39 cmH2O. La densidad del tejido pulmonar varía entre -1000 (aire) y cercano a 0 unidades de Hounsfield (HU)

(agua), siendo entre -900 y -500 HU la densidad del tejido con aireación normal. En el SDRA se aprecia el aumento en el tejido no aireado ypobremente aireado (edema, colapso y condensaciones), y la disminución del tejido con aireación normal (baby lung). Durante la pausainspiratoria a 39 cmH

2O (maniobra de reclutamiento) disminuye el tejido no aireado, y aumenta aquel con aireación normal.

149

monar, lo que pronto se reconoció como el prin-cipal mecanismo fisiopatológico del daño indu-cido por la ventilación mecánica.

Junto con la descripción del concepto delbaby lung, Hickling y colaboradores introduje-ron la ventilación con bajo Vt para «descansar elpulmón» (rest the lung), que resultaba en gradosvariables de hipercapnia (llamada «hipercapniapermisiva»*), logrando una baja mortalidad enuna serie de 50 pacientes con SDRA9. La real re-

volución de este concepto no fue el uso del bajoVt per se, sino el cambio de los objetivos de laventilación mecánica. Hoy día, nuestra meta noes lograr la normalización de los gases sanguí-neos, sino ventilar el pulmón suavemente (gent-ly), manteniendo una oxigenación adecuada ytolerando niveles más elevados de PaCO2. Des-pués de Hickiling, al menos 10 estudios clínicoshan permitido delimitar los conceptos básicos dela VM protectora (Tabla 1)10-12.

* La hipercapnia permisiva no es una técnica ventilatoria en sí, sino una consecuencia de la ventilación con bajo volumen corrienteen un paciente con menor superficie para el intercambio.

Figura 2. Tomografía computada de pulmón en paciente una paciente de 22 años, portadora de leucemia mieloide aguda que ingresó conun shock séptico severo y falla respiratoria grave debido a una gran neumonía lobar derecha. Se muestra la radiografía de tórax (izquierda)y tomografía computarizada con cortes transversales a nivel de carina y de tercio inferior del pulmón durante pausa expiratoria de 5cmH

2O (centro) y pausa inspiratoria a 45 cmH

2O (maniobra de reclutamiento, derecha). Se aprecia la gran heterogeneidad del parénquima

pulmonar, con zonas relativamente preservadas (A), zonas inestables y reclutables (B y C), y zonas de condensación que no responden aluso de altas presiones de vía aérea (D). Las presiones de apertura varían según el compromiso regional del parénquima.

TABLA 1. RESUMEN DE ESTUDIOS CLÍNICOS QUE COMPARAN UNA ESTRATEGIA PROTECTORA(LIMITACIÓN DE VOLUMEN CORRIENTE O PRESIÓN DE VÍA AÉREA, CON O SIN PEEP ELEVADO)

VERSUS UN GRUPO CONTROL. LA PRESIÓN DE DISTENSIÓN DEL SISTEMA RESPIRATORIO(DRIVING PRESSURE, DPRS) FUE CALCULADA COMO LA DIFERENCIA ENTRE LA PRESIÓN MESETA (PMES)

Y PEEP. EL VALOR DE P SE REFIERE A LAS DIFERENCIAS DE MORTALIDAD (MORT) ENTRE LOS GRUPOS

Autor Año N Pmes PEEP DPRS Mort Pmes PEEP DPRS Mort ∆DPRS p

Estrategia protectora Ventilación convencional

Brochard 1998 108 25.7 10.7 15.0 46.6% 31.7 10.7 21.0 37.9% 6.0 nsStewart 1998 120 22.3 8.6 13.7 48.0% 26.8 7.2 19.6 46.0% 5.9 nsRanieri 1999 44 24.6 14.8 9.8 38.0% 31.0 6.5 24.5 58.0% 14.7 0.19Brower 1999 52 27.0 9.3 17.7 50.0% 30.0 8.2 21.8 46.0% 4.1 nsAmato 1998 53 31.8 16.3 15.5 38.0% 34.4 6.9 27.5 71.0% 12.0 <0.001ARDSnet 2000 861 25.0 9.4 15.6 31.0% 33.0 8.6 24.4 39.8% 8.8 0.007Kallet 2005 292 27.5 10.0 17.5 32.0% 33.8 7.4 26.4 51.0% 8.9 0.004

PEEP alto PEEP bajo

ALVEOLI 2004 549 27.0 14.7 12.3 27.5% 24.0 9.1 14.9 24.9% 2.6 ns

Rev. Chil. Anestesia, 36: 147-160 (Agosto), 2007

150 REVISTA CHILENA ANESTESIA

La TC también ha demostrado la heterogenei-dad del parénquima pulmonar en el ALI/SDRA,en que coexisten áreas dañadas que no respon-den al uso de niveles elevados de PEEP (con-densación real), áreas comprometidas pero«reclutables» con el uso de PEEP y áreas relati-vamente normales (Figura 2). En el SDRA, laszonas normales y «reclutables» pueden abarcarmenos de 50% del parénquima pulmonar. UnPEEP de 12 a 20 cmH2O puede abrir la mayoríade las atelectasias por compresión, secundariasa la presión hidrostática del parénquima. Sinembargo, lograr presiones de apertura en zonasde condensación neumónica puede significarsobredistensión y daño del tejido sano.

El patrón radiológico también ha permitidoclasificar el ALI/SDRA según si existe un com-promiso focal (o regional) versus difuso13. Otrosautores han hablado de SDRA primario o pulmo-nar, por ejemplo casos de neumonía o traumapulmonar, y SDRA secundario o extrapulmonar,como aquéllos asociados a sepsis e hipertensiónabdominal14. Más allá de un problema semánti-co, estas nomenclaturas morfológicas pueden ge-nerar una clasificación pronóstica o guiar laterapia ventilatoria. Sin embargo, muchos pa-

cientes presentan un componente mixto de difícilclasificación (p.e. neumonía nosocomial en pa-cientes con pancreatitis), por lo que la evaluaciónde la mecánica ventilatoria sigue siendo el pilarpara guiar la ventilación hoy en día.

Además del aporte a la comprensión de la fisio-patología del ALI/SDRA, la información clínicaque aporta la TC en el manejo global del pacientecon insuficiencia respiratoria es invaluable, permi-tiendo el diagnóstico de condensaciones, derrameso congestión no siempre evidentes en la radiografíade tórax. Más importante aún, hoy existe la posibi-lidad de potenciar la información de la TC evaluan-do la funcionalidad del parénquima pulmonar altomar cortes a capacidad pulmonar total (CPT), pu-diendo determinar el potencial de reclutamiento al-veolar y, eventualmente, guiar la terapia ventilatoria(Figuras 3 y 4)1. Sin embargo, el beneficio poten-cial de esta información aún no está disponible enla práctica clínica. Hasta que dispongamos de equi-pos más livianos y software más amigables, la tera-pia ventilatoria debe ser guiada y modificada deacuerdo a otros parámetros, fundamentalmente re-lacionados a la mecánica ventilatoria. La tomogra-fía por impedancia eléctrica (TIE) puede tener unenorme campo clínico en el manejo de los pacien-

Figura 3. Alto potencial de reclutamiento. En el panel superior se muestran cortes en tercio superior, medio e inferior en pausaexpiratoria (PEEP) a 5 cmH

2O, mientras en el panel inferior se muestra los mismos cortes a capacidad pulmonar total, mediante

pausa inspiratoria (Pmes) a 45 cmH2O.

Paciente de 38 años y falla respiratoria catastrófica por P. jirovecci. Es evidente la gran apertura pulmonar al aplicar la maniobra dereclutamiento. El paciente fue manejado con altos niveles de PEEP, teniendo una evolución favorable.

151

tes ventilados al ofrecer una imagen en tiempo realy en forma no invasiva15.

DAÑO INDUCIDO POR LA VENTILACIÓN MECÁNICA

Quizás uno de los avances más importantesen el manejo del ALI/SDRA ha sido el reconoci-miento de que la ventilación mecánica, aunquenecesaria para preservar la vida, puede dañar lospulmones a través de una serie de mecanismos,colectivamente llamados daño inducido por laventilación mecánica (VILI, de su nombre en in-glés ventilator induced lung injury). El VILI enun proceso complejo en el que participan una se-rie de mecanismos, inicialmente un estrés mecá-nico que lleva a un daño estructural y unarespuesta inflamatoria (Figura 5). La sobredis-tensión y la apertura y cierre cíclico de alvéolosinestables generan un estrés mecánico sobre elcitoesqueleto alveolar que se traduce en rupturade la membrana alvéolo-capilar, activación decélulas epiteliales y endoteliales, y amplificaciónde la respuesta sistémica16-19.

Sobredistensión

La sobredistensión por el uso de altos volú-menes o presiones sobre la vía aérea es el meca-nismo más obvio de daño inducido por laventilación con presión positiva. Ya en el año1974, Webb y Tierney demostraron que la ven-tilación con altas presiones de inflación produ-cía un edema pulmonar con congestión yhemorragia intraalveolar20. Estudios posterioreshan mostrado que el uso de altas presiones yvolúmenes sobre el pulmón resulta en el desa-rrollo de un daño alveolar difuso con edemapulmonar, reclutamiento y activación de célulasinflamatorias, y producción local de mediadoresinflamatorios (citoquinas). La disrupción con-comitante de la integridad tisular y celular, asícomo de las barreras epiteliales y endotelialesdel pulmón permite la liberación de mediadoresproinflamatorios en la circulación resultando enel inicio, exacerbación o propagación de la res-puesta inflamatoria.

La importancia clínica de la sobredistensiónen el manejo de los pacientes críticos fue esta-

Figura 4. Bajo potencial de reclutamiento. Los cortes se presentan igual que en la figura previa. Paciente de 66 años, usuario deesteroides y portador de enfermedad vascular difusa. Ingresó con una falla respiratoria severa secundaria a neumonía por nocardia.Las densidades no se modifican significativamente con la maniobra de reclutamiento, siendo notorio la compresión ydesplazamiento mediastínico.

Rev. Chil. Anestesia, 36: 147-160 (Agosto), 2007

152 REVISTA CHILENA ANESTESIA

blecida en el estudio del ARDSnetwork, quemostró una disminución relativa de la mortali-dad de 22% en pacientes ventilados con una es-trategia de bajo volumen corriente (Tabla 1)11.Análisis de los estudios clínicos recientes de-muestran una correlación positiva entre la pre-sión meseta y la mortalidad. Sin embargo, noexiste un punto de corte bajo el cual no existariesgo de daño secundario a la ventilación porpresión positiva.

Daño por apertura y cierre alveolar

La inestabilidad alveolar es una de las caracte-rísticas fisiopatológicas básicas de la falla respira-toria aguda. Múltiples estudios experimentaleshan demostrado que la apertura cíclica de alvéoloscolapsados en la expiración es capaz de generarelevadas fuerzas de tensión y elongación (strain)del citoesqueleto pulmonar, produciendo dañopulmonar o agravando el existente21. El fenómenomorfológico de la apertura y cierre alveolar, y el

efecto del PEEP ha sido visualizado con pleuros-copia en modelos de daño pulmonar en cerdos22.El reclutamiento de unidades alveolares colapsa-das con PEEP estabiliza el parénquima pulmonar,y disminuye el fenómeno de apertura y cierre, y laelongación de las unidades alveolares, protegien-do o atenuando los efectos del VILI23-25. Sin em-bargo, el uso de niveles muy elevados de PEEPtambién puede inducir sobredistensión y agravarel daño pulmonar26.

Biotrauma

Varios estudios clínicos y experimentaleshan llevado a la hipótesis de que el VILI, unevento inicialmente mecánico, es amplificadopor una respuesta inflamatoria. Múltiples estu-dios han demostrado que el estrés mecánico in-duce deformación de las células endoteliales yepiteliales, que mediarían el reclutamiento y laactivación de leucocitos, fenómenos apoptóti-cos y la liberación local y sistémica de media-

Figura 5. Mecanismos involucrados en el daño inducido por la ventilación mecánica y el daño a distancia.

153

dores proinflamatorios17,19. Sin embargo, algu-nos autores han cuestionado el rol de las cito-quinas y el biotrauma como fenómeno centralen el desarrollo de VILI27.

Algunos autores sugieren que el daño y larespuesta inflamatoria secundaria sólo ocurre siel estrés mecánico actúa como un evento secun-dario en un pulmón ya inflamado («two hit»hypothesis), y sería bien tolerado en un pulmónsano28. Sin embargo, en ausencia de patologíapulmonar subyacente, el uso de altos volúmenescorrientes también produce un daño pulmonarprogresivo con disminución de la distensibilidady aumento en las proteínas y citoquinas en elfluido alveolar, y cambios patológicos concor-dantes con formación de membrana hialina29.

RECLUTAMIENTO ALVEOLAR

La inestabilidad alveolar es una de las carac-terísticas fisiopatológicas básicas de la falla res-piratoria aguda. El aumento de la presiónhidrostática intersticial (debido a la reanimaciónen presencia de alteración de la permeabilidadvascular), alteraciones cualitativas y cuantitati-vas del surfactante, o el aumento de la presiónabdominal tienden a producir colapso en la del-gada membrana alvéolo-capilar del pulmón. Lapresión de apertura de estas unidades alveolaresinestables varía mayoritariamente entre 10 y 30cmH2O, con la moda entre 20 y 25 cmH2O, yson superiores a sus presiones de cierre30. Deeste modo, si bien necesitamos presiones inspi-ratorias relativamente altas para abrir las zonasinestables del pulmón (sobre 30 ó 35 cmH2O),posteriormente podemos mantenerlas abiertascon presiones expiratorias significativamentemás bajas (PEEP 10 a 15 cmH2O), previniendoel colapso y apertura repetidos.

Basado en estos conceptos fisiológicos, aprincipios de los 90 se promovió el concepto de«abrir y mantener el pulmón abierto» (open upthe lung and keep the lung open) con el uso dealtas presiones inspiratorias al inicio de la VM,seguido de niveles moderados o altos de PEEP,y que más tarde derivó en la estrategia de pul-món abierto (open lung approach)10,31. Sin em-bargo, existe controversia sobre la convenienciade lograr la apertura total del pulmón en pacien-

tes con SDRA, por los riesgos inherentes a lasobredistensión secundario a altos niveles dePEEP32,33. De hecho, varios estudios prospecti-vos y randomizados recientes que comparanuna técnica de bajo PEEP o mínimo recluta-miento versus alto PEEP o reclutamiento máxi-mo no han mostrado diferencias en losresultados clínicos (Tabla 1). En esta perspecti-va, la medición del potencial de reclutamientoalveolar ha cobrado especial interés para aplicarun PEEP racional y optimizar el manejo venti-latorio de los pacientes con falla respiratoriaaguda.

En forma reciente medimos el potencial dereclutamiento (PR) alveolar, definido como elpeso del tejido pulmonar no aireado durante unapausa espiratoria a 5 cmH2O que gana aireacióndurante una pausa inspiratoria a 45 cmH2O, en68 pacientes con ALI/SDRA (Figuras 3 y 4)1.La capacidad pulmonar total se alcanza a pre-siones cercanas a 35 cmH2O, de modo que eltejido colapsado e inestable debiera ser abiertoa presiones de 40 ó 45 cmH2O

34. A la inversa,el tejido que no se abre frente a 45 cmH2O, esconsiderado como condensación real.

El PR fue altamente variable, hasta 50% delpeso pulmonar total, y fue función de la severi-dad del compromiso pulmonar y la mortalidad,que fue significativamente mayor en aquelloscon alto PR (41% vs 15%, p =0,02). Al dicoto-mizar la población en pacientes con alto (>9%)y con bajo PR (≤9%), se vio que ambos grupostenían la misma cantidad de tejido condensado,cercano al 25%. En cambio, el tejido inestable ocolapsado era significativamente superior enaquéllos con alto PR (360 g vs 60 g, p<0,0001). Vale decir, el uso de PEEP elevado(±15 cmH2O) en pacientes con alto PR puedeprevenir la respuesta inflamatoria secundaria ala apertura y cierre de una masa importante detejido pulmonar inestable.

Este estudio ha generado nuevas interrogan-tes sobre la ventilación en el paciente con ALI/SDRA. Para un alcance racional al uso de PEEPdebiéramos saber en cada paciente cuál es supotencial de reclutamiento, esto es, el númerode unidades alveolares inestables o colapsadasen la espiración que se abren a capacidad pul-monar total. Desgraciadamente, ninguna varia-ble clínica medida al lado de la cama del

Rev. Chil. Anestesia, 36: 147-160 (Agosto), 2007

154 REVISTA CHILENA ANESTESIA

paciente es capaz de predecir el PR medido porla tomografía1.

Además, existe una pregunta fundamental:¿es necesario lograr la apertura total del pul-món? Sabemos que evitar el colapso es benefi-cioso, al menos en estudios experimentales.Pero no sabemos cuál es la masa crítica de te-jido con apertura y cierre cíclico que induceuna respuesta inflamatoria significativa. Estoes clínicamente relevante pues el uso de altaspresiones para abrir zonas condensadas (o conaltas presiones de apertura alveolar) puedeproducir sobredistensión y daño de las zonassanas5.

MECÁNICA VENTILATORIA, PRESIÓN,ESTRÉS Y DISTENSIÓN ALVEOLAR

La fuerza de distensión del pulmón es lapresión transpulmonar (PL), que es la diferenciaentre la presión en el alvéolo y la presión pleu-ral (Ppl)

35. Bajo condiciones estáticas la presiónde vía aérea (Paw) refleja bastante bien la pre-sión intraalveolar. De este modo:

PL = Paw - Ppl (1)

La relación entre la Paw y Ppl, que determinanla presión transpulmonar, depende de las caracte-rísticas mecánicas relativas del pulmón y de lapared torácica, y es conveniente expresarlascomo elastancia (inverso a la distensibilidad). Laelastancia total del sistema respiratorio (ERS) tie-ne una componente pulmonar (EL) y una compo-nente torácica (ECW). EL es la presióntranspulmonar (PL) necesaria para aumentar en 1litro el volumen pulmonar, mientras que ECW esla presión transtorácica (Ppl - Patmosférica) para au-mentar en 1 litro el volumen de la caja torácica.

Así, la elastancia total del sistema respirato-rio (ERS) es la presión necesaria para insuflar en1 litro el sistema respiratorio (pulmón + tórax),y se expresa matemáticamente como:

ERS = EL + ECW (2)

En condiciones normales la elastancia pul-monar es aproximadamente la misma que la to-rácica, de modo que cualquier presión aplicada

al alvéolo se transmitirá en 50% a la PL (radioEL/ERS =0,5).

PL = Paw _ EL / ERS (3)

Existe suficiente evidencia que la elastanciatorácica y la elastancia pulmonar pueden sermuy distintas en los pacientes con ALI/SDRAdebido a las características anatómicas propiasdel paciente (p.e. paciente obeso) o a la natura-leza de la enfermedad. En un paciente con au-mento de la presión abdominal, que aumentadirectamente la elastancia torácica, la relaciónEL/ERS habitualmente es superior a 0,5, pudien-do llegar a ser 0,8 o más. A la inversa pacientescon mayor compromiso de la elastancia pulmo-nar (pulmón rígido) la relación de EL/ERS seráinferior a 0,5 hasta 0,1-0,2. En base a estasecuaciones clásicas podremos entender la inte-racción entre el pulmón y la pared torácica, y laimportancia de medir o estimar la presión trans-pulmonar14.

Si inflamos un pulmón aislado (ex-vivo) auna presión de 10, 20 ó 30 cmH2O, la presiónmedida en la superficie pleural siempre será 0cmH2O (presión atmosférica), debido a que lapresión alveolar no se transmite, y la PAW seráigual a la PL. Cuando la caja torácica rodea lospulmones (como todos nuestros pacientes...), lapresión de vía aérea es transmitida a la cavidadpleural, en una magnitud que dependerá de lascaracterísticas mecánicas del sistema, i.e. laelastancia pulmonar (mientras mas rígido elpulmón menor será la transmisión) y torácica(mientras mas rígido el tórax mayor será latransmisión).

En términos matemáticos, esto puede expre-sarse como:

Ppl = Paw _ ECW / ERS= Paw _ ECW / (EL + ECW) (4)

Por tanto, la presión pleural depende de lapresión aplicada en las vías aéreas y el radio en-tre la elastancia de la pared torácica y la elas-tancia total del sistema respiratorio, que es lasuma de las elastancia pulmonar y torácica (fór-mula 4).

En el ALI/SDRA el radio entre elastanciapulmonar y elastancia total del sistema respira-

155

torio (EL/ERS) puede variar de 0,2 a 0,8. Así,para la misma PAW (digamos 30 cmH2O) y conuna relación EL/ERS de 0,5, la presión transpul-monar será 15 cmH2O, e igual a la presión pleu-ral. Sin embargo, si EL/ERS es 0,2 (SDRAprimario o pulmonar) la Ppl será de 6 cmH2O, yPL de 24 cmH2O. A la inversa, en situaciones deaumento de la elastancia torácica (aumento depresión intraabdominal) en que EL/ERS es 0,8 omás, la presión transpulmonar será solamentede 6 cmH2O.

Estos simples cálculos ilustran la importan-cia de saber las características mecánicas tantode la elastancia pulmonar como torácica. Lamisma PAW puede generar diferentes presionestranspulmonares, con marcadas consecuenciasen la distensión alveolar (función de PL) y en lahemodinamia (parcialmente función de la Ppl).

Desafortunadamente, para medir la presiónpleural en clínica, y así la presión transpulmo-nar, se requiere un balón esofágico, lo que noestá disponible en la mayoría de las UCI. Otrométodo para estimar la presión pleural, perocon mayores limitantes, es medir la presión ab-dominal14. En nuestra Facultad estamos midien-do en forma rutinaria la presión intraabdominalen los pacientes más críticos, debido a que laincidencia de hipertensión abdominal es supe-rior a 30 ó 40%. La presión intraabdominal nor-mal durante la ventilación espontanea escercana a 0 mmHg, mientras que en pacientessometidos a ventilación mecánica habitualmen-te es del rango de 5 a 8 mmHg.

Consecuencias fisiopatológicas y clínicas

El principal determinante del VILI es la pre-sión transpulmonar (PL), que depende del radioentre la elastancia pulmonar y la elastancia totaldel sistema respiratorio. Como se mencionó, es di-fícil evaluar en la practica clínica la presión trans-pulmonar basado solamente en la presión de víaaérea, siendo necesario medir o estimar la presiónpleural. Pacientes con ALI/SDRA de origen pul-monar (aumento EL) o extrapulmonar (aumentoECW), van a tener diferentes respuesta al PEEP yla presión positiva. La elastancia de la pared torá-cica explica la mayoría de estas diferencias.

Es evidente entonces porqué no existe un li-mite seguro de presión meseta (plateau) des-

pués de múltiples estudios experimentales y clí-nicos36. Los consensos recomiendan mantenerlas presiones mesetas bajo 30 cmH2O. Sin em-bargo, algunos autores han mostrado sobredis-tensión con presiones inferiores a 25 cmH2O

37.En cualquier caso, la medición de la presiónesofágica o, en su defecto, la presión intraabdo-minal nos puede orientar a estimar la presiónpleural, y de aquí la presión transpulmonar.

ESTUDIOS CLÍNICOS EN ALI/SDRA

El estudio de Hickling y la experiencia clíni-ca y experimental acumulada a principios de los90, gatilló una serie de ensayos clínicos pros-pectivos que compararon una estrategia ventila-toria protectora, consistente en el uso de bajosvolúmenes corrientes y/o presiones sobre la víaaérea, con o sin PEEP elevado, versus una es-trategia más convencional (Tabla 1)10-12,23,38-42.Varios de ellos mostraron diferencias en la mor-talidad de los pacientes con SDRA, así como enla respuesta inflamatoria. Además de estos estu-dios, es necesario leer dos análisis críticos departe del National Institutes of Health(NIH)43,44.

El uso de volumen corriente (Vt) de 6 ml/Kgdisminuyó la mortalidad en más de 20% conrespecto al uso de Vt de 12 ml/kg en más de800 pacientes con SDRA (Tabla 1)11. Dada sunaturaleza y potencia, este estudio ha tenido ungran impacto en la Medicina Intensiva interna-cional, llevando a muchos médicos a utilizar Vt6 ml/kg en forma rutinaria como estándar en laventilación de pacientes con SDRA. En un ex-haustivo análisis de estos estudios, Eichacker ycolaboradores sugieren que la diferencia sedebe a un exceso de mortalidad en el grupo deVt alto (12 ml/kg) en relación a los Vt conven-cionales de la época, cercanos a 8 y 9 ml/kg43.

Al observar éste y otros estudios prospecti-vos y randomizados, observamos que aquéllosque mostraron diferencias en mortalidad teníandiferencias en la presión de distensión (drivingpressure, PD = presión meseta - PEEP) entrelos grupos mayor a 8 cmH2O (Tabla 1). De otraperspectiva, PD superiores a 24 cmH2O estánasociados a una mayor mortalidad. Si bien esteanálisis no considera el real responsable del

Rev. Chil. Anestesia, 36: 147-160 (Agosto), 2007

156 REVISTA CHILENA ANESTESIA

daño, cual es la presión transpulmonar (elemen-to de difícil valoración en clínica), y la relaciónentre tensión y elongación (stress/strain), mien-tras no logremos definir en forma más indivi-dualizada nuestra terapia ventilatoria, parecerazonable limitar las presiones de distensión,idealmente, no más allá de 15 ó 20 cmH2O. Sinembargo, este alcance no ha sido evaluadoprospectivamente y concordamos con la reco-mendación de Eichacker y colaboradores, de li-mitar las presiones meseta a 28 a 32 cmH2O

43.También ha generado controversia el segun-

do estudio del ARDSnetwork (PEEP elevadoversus PEEP bajo), que mostró que el uso dePEEP elevado no mejora la sobrevida en pa-cientes ventilados con Vt 6 ml/kg42. Para expli-car estos resultados, Grasso y colaboradores, enun elegante estudio con curvas P-V cuasiestáti-cas a flujo lento, analizó 19 pacientes que fue-ron ventilados con 6 ml/kg y las dos estrategiasde PEEP bajo y elevado45. Sólo 9 pacientes pre-sentaron reclutamiento alveolar significativo,definidos por una ganancia en volumen mayor a150 ml al aumentar el PEEP de 9 a 16 cmH2O,el cual se asoció a una mejoría dramática en laoxigenación y una disminución en la elastanciapulmonar. En cambio, en los 10 pacientes no re-clutadores, el aumento del nivel de PEEP noprodujo cambios en la oxigenación y la elastan-cia aumentó significativamente.

De este modo, parece claro que la poblaciónde pacientes con SDRA es altamente heterogé-nea y no todos ellos se benefician de maniobrasde reclutamiento alveolar ni del uso de altos ni-veles de PEEP. No es de extrañar entonces querecientes estudios de PEEP elevado o recluta-miento total versus PEEP moderado o estrésmínimo no haya mostrado diferencias en morta-lidad (Tabla 1).

EL AMBIENTE QUIRÚRGICO

El período posoperatorio después de cirugíatorácica o abdominal mayor está marcado poruna disminución en la capacidad residual fun-cional y el desarrollo de atelectasias46. A dife-rencia del ALI/SDRA, existe escasa evidenciasobre el impacto de la ventilación mecánica enestos pacientes y los resultados han sido dispa-

res47. Wrigge y colaboradores no encontrarondiferencias en la liberación de mediadores pro-inflamatorios en 64 pacientes sometidos a tora-cotomía o laparotomía electiva, según fueranventilados con Vt 12 a 15 ml/kg sin PEEP ver-sus Vt 6 ml/kg y PEEP 10 cmH2O

48. En 44 pa-cientes sometidos a revascularización miocárdicacon circulación extracorpórea, Koner y colabo-radores tampoco encontró diferencias clínicasimportantes al aplicar una estrategia ventilatoriaprotectora durante la cirugía, salvo que la oxi-genación posoperatoria fue mejor al usar PEEP5 cmH2O

49. Ambos estudios son una evidenciaindirecta para la hipótesis de los «dos golpes»,sugiriendo que el Vt elevado durante cirugíamayor sólo induce inflamación a niveles impor-tantes en pulmones previamente dañados, perono en el pulmón normal28.

En contraste, Michelet y colaboradores ob-tuvo distintos resultados en 52 pacientes some-tidos a esofagectomía electiva y ventilaciónmonopulmonar50. La ventilación protectora conVt 5 ml/kg y PEEP 5 cmH2O disminuyó la res-puesta sistémica proinflamatoria, mejoró la fun-ción pulmonar y permitió una extubación másprecoz que aquéllos ventilados con Vt 9 ml/kgsin PEEP. A diferencia de los estudios anterio-res, sólo en éste se alcanzó presiones meseta in-traoperatorias superiores a 25 cmH2O en elgrupo con ventilación convencional.

Finalmente, Squadrone y colaboradores ran-domizaron 209 pacientes sometidos a gran ciru-gía abdominal y que presentaban una Pa:FiO2menor a 300 mmHg a los 60 minutos de salir deextubados de pabellón, a terapia tradicional conoxígeno o CPAP (continuous positive airwaypressure)51. El estudio fue finalizado prematu-ramente ya que un análisis interino mostró quelos pacientes que recibieron CPAP tuvieron unamenor tasa de intubación y de neumonía. Sinembargo, los números fueron pequeños para de-mostrar una diferencia en mortalidad.

Más allá de estos datos, que son controver-siales, creo recomendable optimizar el soporteventilatorio, utilizando PEEP (5-10 cmH2O) ylimitando las presiones de distensión (Vt menora 10 ml/kg), en aquellos pacientes con un pul-món previamente dañado o en cirugías de largaduración47.

157

CONCLUSIONES:NUESTRA ESTRATEGIA VENTILATORIA PROTECTORA

La estrategia de ventilación protectora queutilizamos actualmente se centra en optimizar elreclutamiento alveolar y disminuir el trabajoventilatorio, mientras se evita los determinantesfísicos del VILI. Iniciamos la ventilación enmodalidad controlada por volumen, con volu-men corriente (Vt) de 8 ml/kg, PEEP de 8 a 10cmH2O y frecuencias respiratorias entre 12 y 20ciclos por minuto. Con estos parámetros y unaadecuada sedación, determinamos las caracte-rísticas mecánicas del sistema respiratorio (dis-tensibilidad), y evaluamos gasometría arterial,parámetros de perfusión y radiografía de tóraxdentro de las primeras dos horas. Si es necesa-rio, especialmente en presencia de una patolo-gía difusa o con alto potencial de reclutamiento,utilizamos maniobras de reclutamiento durantelas primeras horas de modo de lograr disminuirla FIO2 bajo 0,6. En pacientes más graves, conpresiones mesetas sobre 25 cmH2O, pacientes

desadaptados o con alto volumen minuto, o enpresencia de una relación Pa:FiO2 menor a 150,medimos presión intraabdominal o considera-mos la TC para orientarnos al diagnóstico y ma-nejo ventilatorio.

Posteriormente vamos modificando el Vt o elPEEP de modo de mantener presiones mesetasbajo 28 a 32 cmH2O y presiones de distensiónbajo 20 cmH2O, idealmente bajo 25 y 15 cmH2O,respectivamente (Figura 6). Frente a cambios ma-yores en el Vt o el PEEP, evaluamos su respuestasobre la mecánica ventilatoria, la oxigenación yespacio muerto, y parámetros de perfusión, comolactato o saturación venosa de oxígeno.

En pacientes de difícil manejo ventilatorio,con Pa:FiO2 menor a 100, el uso de posiciónprono o alta frecuencia oscilatoria (HFOV) sonalternativas plausibles52,53. El óxido nítrico,pese a mejorar transitoriamente la oxigenación,no ha demostrado impactar la mortalidad de es-tos pacientes54,55. En casos seleccionados yfrente a hipoxemia refractaria, la circulación ex-tracorpórea puede ser considerada56.

Figura 6. Esquema de manejo del volumen corriente (Vt) y PEEP en pacientes con ALI/SDRA. Habitualmente iniciamos laventilación con Vt 8 ml/kg y, según el potencial de reclutamiento estimado (ver texto), fijamos el nivel de PEEP. Durante laevolución vamos ajustando el Vt y el PEEP de modo de mantener presiones meseta bajo 25 o 30 cmH

2O y presiones de distensión

(presión meseta – PEEP) menores a 15 o 20 cmH2O.

Rev. Chil. Anestesia, 36: 147-160 (Agosto), 2007

158 REVISTA CHILENA ANESTESIA

Si bien la ventilación protectora está basadaen un concepto mecánico, cual es disminuir laelongación y estrés del citoesqueleto pulmonar,existen otras maniobras que puede tener tanta omayor importancia. Un protocolo de sedacióncon suspensión diaria de infusiones, una con-ducta activa frente al destete, el manejo racionalde antibióticos y medidas de prevención de in-fecciones nosocomiales, también puede impac-tar el resultado de los pacientes con fallarespiratoria aguda. La educación continua delpersonal que labora en las UCIs es el principalsustento para llevar a cabo todas estas recomen-daciones.

Agradecimientos

A mis colegas y amigos Glenn Hernández yLuis Castillo que me han contagiado en algo sucapacidad de trabajo, y Alejandro Bruhn por suhasta hace no mucho permanente colaboraciónen mis protocolos y su minuciosa corrección delpresente manuscrito, que mejoró sustancialmen-te su lectura y comprensión.

REFERENCIAS

1. Gattinoni L, Caironi P, Cressoni M, Chiumello D, RanieriVM, Quintel M, Russo S, Patroniti N, Cornejo R, BugedoG. Lung recruitment in patients with the acute respiratorydistress syndrome. N Engl J Med 2006; 354: 1775-86.

2. Bernard GR, Artigas A, Brigham KL, Carlet J, Falke K, Hud-son L, Lamy M, Legall JR, Morris A, Spragg R. The Ameri-can-European Consensus Conference on ARDS. Definitions,mechanisms, relevant outcomes, and clinical trial coordina-tion. Am J Respir Crit Care Med 1994; 149: 818-24.

3. Drummond GB. Computed tomography and pulmonarymeasurements. Br J Anaesth 1998; 80: 665-71.

4. Gattinoni L, Caironi P, Pelosi P, Goodman LR. What hascomputed tomography taught us about the acute respirato-ry distress syndrome? Am J Respir Crit Care Med 2001;164: 1701-11.

5. Bugedo G, Bruhn A, Hernandez G, Rojas G, Varela C,Tapia JC, Castillo L. Lung computed tomography during alung recruitment maneuver in patients with acute lung in-jury. Intensive Care Med 2003; 29: 218-25.

6. Gattinoni L, Pesenti A. The concept of «baby lung». Inten-sive Care Med 2005; 31: 776-84.

7. Kumar A, Pontoppidan H, Falke KJ, Wilson RS, LaverMB. Pulmonary barotrauma during mechanical ventila-tion. Crit Care Med 1973; 1: 181-6.

8. Gattinoni L, Pesenti A, Bombino M, Baglioni S, RivoltaM, Rossi F, Rossi G, Fumagalli R, Marcolin R, Maschero-

ni D et al. Relationships between lung computed tomo-graphic density, gas exchange, and PEEP in acute respira-tory failure. Anesthesiology 1988; 69: 824-32.

9. Hickling KG, Henderson SJ, Jackson R. Low mortality as-sociated with low volume pressure limited ventilation withpermissive hypercapnia in severe adult respiratory distresssyndrome. Intensive Care Med 1990; 16: 372-7.

10. Amato MB, Barbas CS, Medeiros DM, Magaldi RB,Schettino GP, Lorenzi-Filho G, Kairalla RA, DeheinzelinD, Munoz C, Oliveira R, Takagaki TY, Carvalho CR. Ef-fect of a protective-ventilation strategy on mortality in theacute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 1998;338: 347-54.

11. Ventilation with lower tidal volumes as compared withtraditional tidal volumes for acute lung injury and theacute respiratory distress syndrome. The Acute Respira-tory Distress Syndrome Network. N Engl J Med 2000;342: 1301-8.

12. Villar J, Kacmarek RM, Perez-Mendez L, Aguirre-JaimeA. A high positive end-expiratory pressure, low tidal vol-ume ventilatory strategy improves outcome in persistentacute respiratory distress syndrome: a randomized, con-trolled trial. Crit Care Med 2006; 34: 1311-8.

13. Puybasset L, Cluzel P, Gusman P, Grenier P, Preteux F,Rouby JJ. Regional distribution of gas and tissue in acuterespiratory distress syndrome. I. Consequences for lungmorphology. CT Scan ARDS Study Group. Intensive CareMed 2000; 26: 857-69.

14. Gattinoni L, Pelosi P, Suter PM, Pedoto A, Vercesi P, Lis-soni A. Acute respiratory distress syndrome caused by pul-monary and extrapulmonary disease. Differentsyndromes? Am J Respir Crit Care Med 1998; 158: 3-11.

15. Victorino JA, Borges JB, Okamoto VN, Matos GF, TucciMR, Caramez MP, Tanaka H, Sipmann FS, Santos DC,Barbas CS, Carvalho CR, Amato MB. Imbalances in re-gional lung ventilation: a validation study on electrical im-pedance tomography. Am J Respir Crit Care Med 2004;169: 791-800.

16. Gattinoni L, Vagginelli F, Chiumello D, Taccone P, Carles-so E. Physiologic rationale for ventilator setting in acutelung injury/acute respiratory distress syndrome patients.Crit Care Med 2003; 31: S300-4.

17. Pinhu L, Whitehead T, Evans T, Griffiths M. Ventilator-as-sociated lung injury. Lancet 2003; 361: 332-40.

18. Fan E, Needham DM, Stewart TE. Ventilatory manage-ment of acute lung injury and acute respiratory distresssyndrome. Jama 2005; 294: 2889-96.

19. Lionetti V, Recchia FA, Ranieri VM. Overview of ventila-tor-induced lung injury mechanisms. Curr Opin Crit Care2005; 11: 82-6.

20. Webb HH, Tierney DF. Experimental pulmonary edemadue to intermittent positive pressure ventilation with highinflation pressures. Protection by positive end-expiratorypressure. Am Rev Respir Dis 1974; 110: 556-65.

21. Muscedere JG, Mullen JB, Gan K, Slutsky AS. Tidal ven-tilation at low airway pressures can augment lung injury.Am J Respir Crit Care Med 1994; 149: 1327-34.

22. Halter JM, Steinberg JM, Schiller HJ, DaSilva M, GattoLA, Landas S, Nieman GF. Positive end-expiratory pres-sure after a recruitment maneuver prevents both alveolar