LA VENTILAZIONE PROTETTIVA IN SALA OPERATORIA

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1 Newsletter per l aggiornamento e la formazione professionale continua degli Anestesisti e Rianimatori MARZO 2015, N 103 LA VENTILAZIONE PROTETTIVA IN SALA OPERATORIA Percorso Formativo 2015 Corso accreditato presso il Ministero della Salute con il codice N Responsabile Scientifico Dott. Davide Chiumello

2 LA VENTILAZIONE PROTETTIVA IN SALA OPERATORIA 2 Davide Chiumello MD, Dipartimento di Anestesia Rianimazione (Intensiva e Subintensiva) e Terapia del dolore, Fondazione IRCCS Ca Granda Ospedale Maggiore Policlinico, Milano, Italy e Dipartimento di Fisiopatologia Medico-Chirurgica e dei Trapianti, Università degli Studi di Milano, Italy con Silvia Coppola, MD, e Sara Froio, MD, Dipartimento di Anestesia Rianimazione (Intensiva e Subintensiva) e Terapia del dolore, Fondazione IRCCS Ca Granda Ospedale Maggiore Policlinico, Milano, Italy N ell Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) diversi studi hanno dimostrato come l applicazione di alti volumi correnti e bassi livelli di pressione positiva di fine espirazione (PEEP) possano promuovere il danno polmonare indotto dalla ventilazione meccanica (Ventilator Induced Lung Injury, VILI), aumentando la morbidità e la mortalità. 1 Una strategia ventilatoria che preveda l utilizzo combinato di bassi volumi correnti (tidal Volume, Vt), un adeguato livello di PEEP e manovre di reclutamento, definita open lung strategy, è raccomandata nei pazienti con ARDS. 2-4 Nei pazienti ricoverati in terapia intensiva con diagnosi di ARDS, che richiedano una ventilazione meccanica per almeno 12 ore, l utilizzo di alti volumi correnti aumenta in modo significativo la risposta infiammatoria. 5-6 D altro canto, differentemente da ciò che accade nei pazienti critici, durante anestesia generale la ventilazione meccanica è necessaria solo per alcune ore, ecco perché gli effetti benefici della ventilazione polmonare protettiva rimangono discutibili. Inoltre, i dati a disposizione sono al momento limitati, provenienti da pochi trials randomizzati-controllati con piccole coorti di pazienti arruolati. Due meta-analisi recenti, che hanno incluso una popolazione mista di pazienti ricoverati nelle terapie intensive e pazienti in sala operatoria, hanno mostrato come la ventilazione protettiva fosse associata ad una più bassa mortalità e alla ridotta insorgenza di complicanze postoperatorie. 2,7 Comunque, non esistono al momento raccomandazioni univoche circa la strategia ottimale da applicare nei pazienti senza danno polmonare durante anestesia generale. Lo scopo di questa sessione è di fornire un quadro della letteratura corrente sulla ventilazione polmonare protettiva in pazienti senza ARDS sottoposti ad anestesia generale per le chirurgie addominale, toracica e cardiaca. Definizione Si definisce ventilazione polmonare meccanica protettiva una strategia ventilatoria che preveda l utilizzo di bassi volumi correnti e l applicazione di pressioni positive di fine espirazione con o senza manovre di reclutamento. Come ventiliamo i pazienti in sala operatoria? Sebbene sia noto che un ampia popolazione di pazienti affetti o non affetti da ARDS possa beneficiare della ventilazione protettiva polmonare, l utilizzo di alti volumi correnti senza l applicazione della PEEP rappresenta una pratica comune durante anestesia generale. Un recente studio multicentrico osservazionale pubblicato nel 2012, condotto in Francia arruolando più di 2900 pazienti sottoposti ad anestesia generale, ha mostrato che il 18% dei pazienti era ventilato con volumi correnti superiori a 10 ml/kg di peso corporeo e che nell 81% dei casi non veniva applicata una pressione positiva di fine espirazione. Inoltre, una manovra di reclutamento era stata eseguita solo nel 7% dei pazienti arruolati. 8 Tali dati sono confermati anche nel 2013, da un ampio studio osservazionale condotto arruolando pazienti nell arco di 5 anni. In questa casistica, sebbene si osservi che l utilizzo di volumi correnti inferiori a 10 ml/kg e l applicazione di livelli di PEEP superiori a 5 cmh 2 O aumentino progressivamente nel corso degli anni, il 16-18% dei pazienti continua a ricevere Vt superiori a 10 ml/kg senza l impostazione della PEEP. 9 Un altro dato interessante è rappresentato dal fatto che la presenza di obesità e di bassa statura rappresentino i principali fattori di rischio per ricevere grandi volumi correnti durante anestesia generale prolungata. 10 Ventilazione protettiva polmonare durante anestesia generale: perché? L induzione di anestesia generale altera la funzione polmonare principalmente a causa della perdita del tono muscolare che genera una riduzione nel volume polmonare, un alterazione del rapporto ventilazione/ perfusione e lo sviluppo di atelettasie. Lo sviluppo di atelettasie è molto comune e si verifica circa nel 90% dei pazienti che vengono sottoposti ad anestesia generale Lo sviluppo delle atelettasie è principalmente dovuto a tre meccanismi: compressione, assorbimento e perdita di surfactante Le atelettasie da compressione sono causate da alterazioni nella meccanica della parete toracica indotte dall anestesia generale e da altri fattori, quali

3 3 la posizione del paziente (ad esempio la posizione di Trendelemburg), l indice di massa corporea, l età del paziente e il tipo di chirurgia. Ad esempio, la chirurgia addominale laparoscopica genera un aumento della pressione intra-addominale (IAP), riduce la compliance della parete toracica e la capacità funzionale residua (FRC), con il conseguente sviluppo intraoperatorio di atelettasie, shunt intrapolmonare e ipossiemia. Altri fattori correlati alla chirurgia che possono contribuire alla riduzione dell inflazione polmonare e quindi alla formazione di atelettasie sono: posizione di Trendelemburg intraoperatoria prolungata dolore post-operatorio tale da inficiare la capacità di tossire efficacemente disfunzione diaframmatica post-operatoria (che può persistere fino ad una settimana dall intervento). Quando la capacità funzionale residua si riduce al di sotto della capacità di chiusura, si verifica il collasso delle vie aeree; in conseguenza di ciò, le basi polmonari risulteranno ben perfuse, ma ipoventilate a causa del collasso alveolare, con alterazione del rapporto ventilazione/perfusione e aumento del rischio di formazione di ulteriori atelettasie ed insorgenza di ipossiemia. Le atelettasie da riassorbimento possono essere causate da una frazione inspiratoria di ossigeno elevata. Infatti, in caso di elevati livelli di FiO 2 erogati, l ossigeno del gas alveolare viene assorbito dai capillari polmonari nelle regioni alveolari distali o nelle aree dove il rapporto ventilazione/perfusione è basso, tale fenomeno promuove il riassorbimento del gas alveolare e la formazione di atelettasie. 11 La presenza di atelettasie rappresenta un importante fattore nella patogenesi delle complicanze polmonari postoperatorie: ipossiemia, infezioni e attivazione della risposta infiammatoria locale. 18 Le complicanze polmonari postoperatorie che si verificano nelle prime ore dopo la chirurgia sono principalmente correlate alla presenza di atelettasie nelle regioni declivi-dipendenti polmonari. Le atelettasie possono anche promuovere lo sviluppo del danno polmonare indotto dalla ventilazione meccanica attraverso la sovradistensione polmonare ed il ciclico apri e chiudi delle unità polmonari che risultano né normalmente inflate né completamente collabite. Sulla base degli studi sulla ventilazione meccanica in pazienti affetti da ARDS, si potrebbe dedurre che gli stessi meccanismi responsabili del danno polmonare, si verifichino nei pazienti con polmoni sani, ventilati meccanicamente durante anestesia generale. In tal senso, l utilizzo di manovre di reclutamento, associato ad adeguati livelli di PEEP potrebbe aprire e mantenere aperte regioni polmonari precedentemente collassate. Inoltre, l utilizzo di volumi correnti bassi o moderati potrebbe evitare la sovradistensione delle unità polmonari. Strategia di ventilazione protettiva versus ventilazione convenzionale durante anestesia generale Nella Tabella 1 sono schematizzati gli studi randomizzati controllati che hanno confrontato la strategia protettiva versus la strategia di ventilazione convenzionale durante anestesia generale in diversi ambiti chirurgici. Chirurgia addominale Le complicanze polmonari postoperatorie si verificano in circa il 5-10% dei pazienti sottoposti a chirurgia. Il 9-40% dei pazienti sottoposti a chirurgia addominale sviluppano complicanze polmonari nel postoperatorio, 19 con conseguente aumento della morbidità e della mortalità Lo sviluppo delle atelettasie intraoperatorie rappresenta uno dei principali meccanismi per l insorgenza di danno da ventilazione meccanica, polmonite e insufficienza respiratorie postoperatoria. In questo contesto, Wrigge et al. hanno studiato l effetto delle diverse strategie ventilatorie sul rilascio di mediatori dell infiammazione in pazienti sottoposti a chirurgia elettiva. 21,22 In un primo studio, 39 pazienti sottoposti a chirurgia non toracica (addominale, vascolare, ortopedica e altro) sono stati randomizzati a ricevere una delle tre seguenti strategie di ventilazione meccanica: 1) Vt 15 ml/kg di peso ideale + PEEP 0 cmh 2 O; 2) Vt 6 ml/kg di peso corporeo ideale + PEEP 0 cmh 2 O; 3) Vt 6 ml/kg di peso ideale + PEEP 10 cmh 2 O. Gli autori hanno misurato i livelli plasmatici di interleuchine (IL)-6, 10 e Tumor Necrosis Factor (TNF). 21 Nel secondo studio, 64 pazienti sottoposti ad anestesia generale sono stati randomizzati a ricevere una ventilazione meccanica con Vt di ml/kg di peso corporeo ideale senza utilizzo della PEEP oppure una ventilazione con Vt di 6 ml/kg e PEEP pari a 10 cmh 2 O. In questo secondo studio sono stati misurati i livelli sistemici e locali dei seguenti biomarkers infiammatori: IL-8, IL-1, IL-6, IL-10, TNF- α e IL-12 dopo tre ore di ventilazione meccanica. 22 Entrambi questi studi non hanno riscontrato differenze significative in termini di mediatori dell infiammazione e gli autori hanno concluso che contrariamente a ciò che accade in pazienti affetti da danno polmonare, nei quali si verifica una reazione infiammatoria sistemica durante chirurgia maggiore, nei polmoni sani la ventilazione meccanica di breve durata con alti Vt non aumenta la risposta infiammatoria polmonare o sistemica correlata alla chirurgia. 21,22 Uno studio successivo non ha mostrato differenze nella presenza di biomarcatori di danno polmonare epiteliale dopo 5 ore di ventilazione meccanica in due gruppi di pazienti: ventilazione con Vt 12 ml/kg di peso ideale con PEEP 0 cmh 2 O versus Vt 6 ml/kg e PEEP 10 cmh 2 O. 23 Al fine di esplorare l effetto del diverso volume corrente (alto vs basso) con livelli simili di PEEP, Treschan e collaboratori hanno randomizzato i pazienti a ricevere Vt 12 ml/kg di peso ideale oppure 6 ml/kg utilizzando in entrambi i gruppi livelli di PEEP pari a 5 cmh 2 O. 24 Questo studio ha evidenziato una differenza solo in termini di ossigenazione intraoperatoria (maggiore nel gruppo trattato con alti Vt), non sono tate riscontrate differenze in termini di spirometria dinamica (capacità vitale forzata e volume espiratorio forzato in 1 secondo) fino a 5 giorni dopo la chirurgia. Differentemente da studi precedenti, Weingarten e collaboratori hanno invece, testato una strategia open lung associando bassi volumi correnti (Vt 6 ml/kg), elevata pressione di fine espirazione (PEEP 12 cmh 2 O) e manovre di reclutamento, con l obiettivo di minimizzare la formazione di atelettasie e le forze di tensione (stress) nel parenchima polmonare. Comparando questa strategia di ventilazione con un approccio convenzionale (Vt 10 ml/kg senza

4 4 l utilizzo della PEEP) si evidenzia un significativo miglioramento solo della ossigenazione intraoperatoria, mentre la risposta infiammatoria e la durata della degenza ospedaliera risultano sovrapponibili. 25 Analizzando questi primi studi, pubblicati dal 2000 al 2010, sembra che la ventilazione protettiva possa non avere alcun ruolo nei pazienti senza danno polmonare D altro canto, gli stessi studi dimostrano che questa strategia ventilatoria è applicabile in sala operatoria durante interventi di chirurgia addominale senza effetti collaterali. 23,25 Diversamente dagli studi precedenti, Severgnini e colleghi confrontando una strategia ventilatoria protettiva caratterizzata da Vt 7 ml/kg di peso ideale, PEEP 10 cmh 2 O e manovre di reclutamento versus una strategia costituita da Vt 9 ml/kg e PEEP 10 cmh 2 O, hanno dimostrato effetti benefici dell open lung strategy in corso di anestesia generale della durata superiore alle due ore. La strategia protettiva, applicata in corso di anestesia generale della durata superiore a due ore, migliorava la funzione respiratoria in termini di spirometria dinamica, ossigenazione e incidenza di complicanze fino a 5 giorni post-intervento, senza modificare l incidenza di complicanze intraoperatorie. 26 Nonostante tra i gruppi non si evidenziasse una differenza significativa nella durata della degenza ospedaliera, il 20% dei pazienti nel gruppo ventilato con strategia protettiva e il 40% nel gruppo controllo era ancora in ospedale in 14^ giornata post-operatoria. 26 Recentemente un altro studio multicentrico randomizzato, nel quale è stata testata una ventilazione polmonare protettiva con Vt di 6-8 ml/kg, PEEP 6-8 cmh 2 O e manovre di reclutamento ripetute ogni 30 minuti comparata con una ventilazione non protettiva (Vt ml/kg, PEEP 0 cmh 2 O) ha mostrato che la strategia protettiva riduceva in modo significativo le complicanze maggiori polmonari ed extrapolmonari dal 27.5% al 10.5%. 27 Questi due trial recenti, rispetto agli studi precedenti, hanno evidenziato un effetto positivo della strategia protettiva, probabilmente per il grande numero di pazienti arruolati, per la selezione omogenea del campione studiato (pazienti sottoposti a chirurgia addominale aperta della durata attesa superiore a 2 ore), per la standardizzazione della gestione delle infusioni di liquidi e per la rilevanza clinica degli outcomes esplorati nel periodo post-operatorio (non solo lo studio dei mediatori dell infiammazione). Tali risultati dimostrano che in pazienti sottoposti a chirurgia addominale una strategia di ventilazione polmonare protettiva può prevenire il fenomeno della apertura-chiusura alveolare intraoperatoria e la sovradistensione di aree polmonari che potrebbero condizionare l insorgenza di VILI e complicanze polmonari. Recentemente è stato condotto uno studio multicentrico mondiale randomizzato controllato nel quale sono stati arruolati pazienti sottoposti a chirurgia addominale: studio PROVHILO. In questo studio tutti i pazienti sono stati ventilati con volumi correnti protettivi, cioè inferiori a 8 ml/kg di peso corporeo predetto, e sono stati randomizzati a ricevere 2 strategie di ventilazione in termini di manovre di reclutamento e livelli di PEEP: 28 strategia protettiva con uso di manovre di reclutamento e applicazione di livelli di PEEP di 12 cmh 2 O strategia protettiva senza manovre di reclutamento e senza applicazione di PEEP o con applicazione di PEEP 2 cmh 2 O. Sono stati randomizzati 447 pazienti nel gruppo alta PEEP e 453 nel gruppo bassa PEEP. Le complicanze polmonari postoperatorie sono state riportate nel 40% dei pazienti del gruppo alta PEEP versus il 39% nel gruppo bassa PEEP. Inoltre nei pazienti arruolati nel gruppo alta PEEP è stata riportata una maggiore incidenza di ipotensione intraoperatoria e una maggiore necessità di farmaci vasoattivi. Questo trial multicentrico randomizzato conclude che una strategia basata su alti livelli di PEEP e manovre di reclutamento intraoperatorie non protegge da eventuali complicanze respiratorie postoperatorie. Secondo gli autori una strategia ventilatoria protettiva in corso di anestesia generale per chirurgia laparotomica dovrebbe includere bassi volumi correnti, bassi livelli di PEEP senza manovre di reclutamento. 28 Chirurgia toracica Durante la chirurgia toracica, la ventilazione mono polmonare potrebbe aumentare il rischio di insorgenza di VILI rispetto alla ventilazione bipolmonare, questo a causa della importante riduzione del volume polmonare e dell aumentato grado di collasso alveolare nelle regioni polmonare declivi. Due studi retrospettivi di pazienti sottoposti a interventi di pneumonectomia elettiva, hanno evidenziato che l utilizzo di più alti volumi correnti intraoperatori e di più alte pressioni inspiratorie delle vie aeree erano associati con insorgenza di edema polmonare e di insufficienza respiratoria postoperatoria. 29,30 Nonostante ciò, la ventilazione convenzionale in questi pazienti consiste nell applicazione di volumi correnti compresi tra 8 e 12 ml/kg con l obiettivo di prevenire atelettasie polmonari e di livelli di PEEP bassi o assenti al fine di evitare l incremento dello shunt da redistribuzione del flusso ematico verso il polmone non ventilato. 31,32 Tuttavia, questo approccio che caratterizza la comune pratica clinica non è basato sull evidenza. Uno studio randomizzato di pazienti sottoposi a chirurgia toracica toracotomica e sottoposti a ventilazione monopolmonare, ha dimostrato che la ventilazione meccanica con Vt di 5 ml/kg di peso ideale rispetto alla ventilazione con Vt di 10 ml/kg, riduce significativamente la risposta polmonare infiammatoria fino a 2 ore dopo l intervento. 33 Successivamente, Licker e collaboratori hanno valutato retrospettivamente l incremento della strategia protettiva durante chirurgia resettiva per neoplasia polmonare con l utilizzo di bassi volumi correnti (< 8 ml/kg,), PEEP 4-10 cmh 2 O associata a manovre di reclutamento versus una strategia convenzionale (Vt 9-12 ml/kg durante ventilazione bipolmonare, Vt 8-10 ml/kg durante ventilazione monopolmonare senza manovre di reclutamento e con l applicazione della PEEP a discrezione dell anestesista). 34 In questo contesto la strategia protettiva diminuiva significativamente l incidenza di atelettasie, di danno polmonare acuto post-operatorio, l incidenza di ammissione in terapia intensiva e la degenza ospedaliera. Questi dati sono stati confermati in uno studio che arruolava pazienti sottoposti a lobectomia polmonare elettiva randomizzati a ricevere una ventilazione di 10 ml/kg senza applicazione della PEEP, oppure una ventilazione di 6 ml/kg con l applicazione di 5 cmh 2 O di PEEP. 35 Nel gruppo di pazienti ventilati con strategia protettiva si evidenziava una minore incidenza di atelettasie, infiltrati polmonari o episodi di ipossiemia. Michelet e collaboratori hanno dimostrato attraverso uno studio randomizzato controllato (durante esofagectomia e ventilazione monopolmonare prolungata) che la strategia protettiva può prevenire alterazioni nella

5 5 funzione polmonare e ridurre la risposta infiammatoria in pazienti senza un danno o una patologia polmonare sottostante rispetto alla strategia ventilatoria polmonare. 36 In conclusione, la maggior parte degli studi condotti fino ad ora ha dimostrato che durante la chirurgia toracica, il setting ventilatorio convenzionale intraoperatorio polmonare può essere dannoso. Un approccio intraoperatorio open lung basato su piccoli volumi correnti, moderati alti livelli di PEEP e manovre di reclutamento potrebbe essere benefico, tuttavia, ulteriori trails clinici randomizzati sono necessari affinché ciò possa diventare una evidenza clinica. Chirurgia cardiaca In cardiochirurgia, l utilizzo del bypass cardiopolmonare (CPB), il contatto del sangue con superfici artificiali il fenomeno dell ischemia/ riperfusione del cuore e dei polmoni sono associati ad una risposta infiammatoria sia polmonare che sistemica, all attivazione di elementi della cascata del complemento, di neutrofili e citochine infiammatorie Questa sindrome da risposta infiammatoria sistemica può essere da moderata a grave nel 10-35% dei casi e può indurre un danno polmonare acuto che generalmente si risolve entro 24 ore. Tale condizione clinica contribuisce ad una aumentata morbidità e mortalità. 40 In tale contesto la ventilazione meccanica può essere considerata come il secondo insulto che si somma ad un primo insulto rappresentato dalla risposta infiammatoria primaria. Inoltre durante il bypass cardiopolmonare i polmoni o sono scarsamente ventilati con bassi valori di pressione positiva o non sono per nulla ventilati. 41,42-44 Generalmente, i pazienti sottoposti a chirurgia cardiaca sono ventilati con grandi Vt (10-15 ml/kg) per minimizzare le atelettasie e con livelli minimi di PEEP per ridurre l impatto emodinamico. Sulla base dei risultati di studi clinici in pazienti con ARDS, 45,46 si è sviluppato un crescente interesse per l utilizzo di strategie ventilatorie protettive durante chirurgia cardiaca e alcuni trials hanno investigato il ruolo della ventilazione protettiva in questo contesto. Nel suo studio, Koner et al. non hanno trovato differenze nei livelli plasmatici di IL-6 e TNF-α due ore dopo la fine del bypass cardiopolmonare tra i pazienti sottoposti a ventilazione protettiva (Vt 6 ml/kg di peso corporeo ideale, PEEP 5 cmh 2 O) versus ventilazione convenzionale (Vt 10 ml/kg) con e senza l applicazione di 5 cmh 2 O di PEEP. 42 Non sono state trovate differenze neppure tra i gruppi nei principali outcomes esplorati tra cui il bilancio idrico totale intraoperatorio, la durata della ventilazione meccanica e la degenza ospedaliera. 42 Wrigge e colleghi hanno misurato i livelli di diverse citochine e chemochine sia a livello polmonare che plasmatico (IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, TNF-α and interferon-γ) in pazienti ventilati con alto o basso volume corrente (Vt 6 ml/kg versus 12 ml/kg di peso corporeo ideale), osservando valori più alti di TNF-α nei pazienti ventilati con volumi maggiori senza però alcuna differenza per quanto riguarda gli altri mediatori infiammatori. 41 Tuttavia una risposta infiammatoria significativamente ridotta in termini di valori di mediatori sistemici e polmonari è stata osservata da Zupanich e colleghi nei pazienti ventilati con volumi correnti di 8 ml/kg e livelli di PEEP moderati (10 cmh 2 O) versus pazienti ventilati con volumi correnti alti e PEEP basse (Vt ml/kg, PEEP 2-3 cmh 2 O). 44 Diversamente dagli studi precedenti di Koner e di Wrigge, questo studio ha investigato valori più alti di PEEP e ha trovato differenze nella durata della ventilazione meccanica. Reis e colleghi hanno studiato l effetto della open lung strategy costituita da basso Vt (4-6 ml/ Kg), da livelli di PEEP moderati - alti (10 cmh 2 O) e da manovre di reclutamento sui mediatori infiammatori, paragonando una precoce (subito dopo l intubazione) versus tardiva (alla fine della CPB) applicazione di questa strategia con una ventilazione convenzionale (Vt 6-8 ml/kg, PEEP 5 cmh 2 O). La open lung strategy sia essa applicata precocemente che tardivamente è stata correlata a valori più bassi di IL-8 e IL-10 dopo CPB. 47 In seguito, gli stessi autori hanno dimostrato che l applicazione precoce attenuava significativamente la riduzione postoperatoria di FRC, fino a 5 giorni dopo l intervento, e diminuiva l incidenza di eventi ipossiemici nei primi tre giorni post-estubazione. 48 Tempi di ventilazione e di svezzamento erano invece simili tra i gruppi. L effetto positivo sulla FRC postoperatoria potrebbe essere legato alla prevenzione di un ulteriore danno polmonare causato dalla ventilazione meccanica convenzionale. Allo stesso modo Chaney e colleghi hanno riportato una miglior compliance polmonare sia statica che dinamica e un minor shunt in pazienti ventilati con basso volume corrente rispetto che con alto volume corrente (6 ml/ Kg versus 12 ml/kg). 49 Più recentemente Sundar e colleghi hanno osservato che un maggior numero di pazienti poteva essere estubato dopo 8 ore (53% rispetto al 31%) quando veniva ventilato con un basso Vt di 6 ml/kg di peso ideale rispetto a pazienti ventilati con Vt 10 ml/kg con simili valori di PEEP, oltre ad avere un minor tasso di re-intubazioni postoperatorie. Tuttavia, la degenza in terapia intensiva e la mortalità a 28 giorni erano simili tra i due gruppi. 43 Pertanto, si può concludere che vi è una certa evidenza che sostiene la ventilazione polmonare protettiva in pazienti sottoposti a chirurgia cardiaca se pur sulla base di piccoli studi. 50 Nondimeno, la presenza di diversi fattori confondenti, non legati alla ventilazione meccanica, che potrebbero di per sé contribuire allo sviluppo di una risposta infiammatoria sistemica e di complicanze polmonari postoperatorie possono aver influito sui principali outcomes. Quindi, sono necessari ulteriori trials che arruolino un numero maggiore di pazienti, per confermare l ancora debole evidenza a favore del beneficio di una ventilazione polmonare protettiva intraoperatoria in corso di chirurgia cardiaca. Conclusioni La ventilazione meccanica è indispensabile per i pazienti sottoposti ad anestesia generale. Nonostante la ventilazione meccanica sia di per sé considerata sicura, può generare stress e strain a livello del parenchima polmonare promuovendo un danno vero e proprio. Attualmente, vi è una sempre maggiore evidenza a favore dell utilizzo di una ventilazione polmonare protettiva in pazienti sottoposti ad anestesia generale per chirurgia addominale (minor risposta infiammatoria e miglior outcome), mentre in corso di chirurgia toracica e cardiaca l applicazione di una strategia protettiva è stata associata solo ad una ridotta risposta infiammatoria. La ventilazione protettiva dovrebbe però essere sempre considerata in caso di malattie polmonari, anestesia prolungata, pazienti o chirurgia ad alto rischio di complicanze postoperatorie. Infatti, sebbene tale strategia possa essere di beneficio per il polmone, può influenzare il sistema cardiovascolare in termini di riduzione del ritorno venoso e della gittata cardiaca richiedendo la somministrazione di fluidi e vasopressori.

6 Tabella 1 Sinossi degli studi randomizzati controllati che confrontano due strategie ventilatorie in corso di anestesia generale (protettiva versus convenzionale) a seconda dei diversi tipi di chirurgia Chirurgia Autore Trattamento Controllo Outcomes Wrigge ; Vt 15 ml/kg ZEEP; Citochine sistemiche: simili Wrigge 22 10; Vt ml/kg; ZEEP; Citochine sistemiche e polmonari: simili Determann 23 10; Vt 12 ml/kg; ZEEP; Biomarkers di danno polmonare: simili Addominale Weingarten 2 5 Treschan 24 12; RM Vt 10 ml/kg; ZEEP; Vt 12 ml/kg; PEEP Citochine sistemiche: simili; PaO 2 e meccanica: migliori Spirometria dinamica postoperatoria: simile Severgnini 26 Vt 7 ml/kg; PEEP 10; RM Vt 9 ml/kg; ZEEP; CPIS: più basso; funzione polmonare postoperatoria: migliore Futier 27 Vt 6-8 ml/kg; PEEP 6-8; RM Vt ml/kg; PEEP 6-8; Complicanze polmonari ed extrapolmonari e degenza ospedaliera: più basse PROVHILO 28 Vt 8 ml/kg; PEEP 12; RM Vt 8 ml/kg; PEEP 2; Complicanze polmonari postoperatorie: simili 6 Toracica Schilling 33 Michelet 36 Vt 5 ml/kg; ZEEP; Vt 5 ml/kg; PEEP Vt 10 ml/kg; ZEEP; Vt 9 ml/kg; ZEEP; Citochine polmonari: più basse Citochine polmonari: più basse; ossigenazione e degenza ospedaliera: migliori Yang 35 Vt 10 ml/kg; ZEEP; Ossigenazione: migliore; complicanze polmonari postoperatorie: più basse Chaney 49 Vt 12 ml/kg; PEEP Meccanica polmonare postoperatoria: migliore Koner 42 Vt 10 ml/kg; PEEP 0- Citochine sistemiche, degenza ospedaliera, funzione polmonare postoperatoria: simili Zupanich 44 Vt 8 ml/kg; PEEP 10; Vt ml/kg; PEEP 2-3; Citochine sistemiche e polmonari più basse Cardiaca Reis 47 Vt 4-6 ml/kg; PEEP 10; RM 6-8 ml/kg; PEEP 5; Citochine sistemiche o più basse o simili. Reis 48 Vt 4-6 ml/kg; PEEP 10; RM Vt 6-8 ml/kg; PEEP Ipossiemia e capacità funzionale residua postoperatoria: migliori Wrigge 41 9; Vt 12 ml/kg; PEEP 7; Citochine sistemiche: simili; citochine polmonari: più basse Sundar 43 Vt 10 ml/kg; PEEP 4.9; Tempo per l estubazione: simile; tasso di re-intubazione più basso Il Gruppo Trattamento rappresenta la strategia protettiva, il gruppo Controllo la strategia convenzionale I risultati degli outcomes postoperatori si riferiscono sempre al gruppo trattamento Negli studi inerenti la chirurgia toracica i parametri di ventilazione si riferiscono alla ventilazione monopolmonare Vt Tidal volume, PEEP pressione positiva di fine espirazione, ZEEP zero pressione positiva di fine espirazione, RM manovra di reclutamento, CPIS: clinical pulmonary infection score

7 7 BIBLIOGRAFIA 1. Plotz FB, Slutsky AS, van Vught AJ, Heijnen CJ (2004) Ventilator-induced lung injury and multiple system organ failure: a critical review of facts and hypotheses. Intensive Care Med 30: Serpa NA, Cardoso SO, Manetta JA et al. (2012) Association between use of lung-protective ventilation with lower tidal volumes and clinical outcomes among patients without acute respiratory distress syndrome: a meta-analysis. JAMA 308: De Prost N, Dreyfuss D (2012) How to prevent ventilator-induced lung injury? Minerva Anestesiol 78: Bernard GR, Artigas A, Brigham KL et al. (1994) The American-European Consensus Conference on ARDS. Definitions, mechanisms, relevant outcomes, and clinical trial coordination. Am J Respir Crit Care Med 149: Pinheiro do, Hetzel MP, dos Anjos SM, Dallegrave D, Friedman G (2010) Mechanical ventilation with high tidal volume induces inflammation in patients without lung disease. Crit Care 14:R Determann RM, Royakkers A, Wolthuis EK et al. (2010) Ventilation with lower tidal volumes as compared with conventional tidal volumes for patients without acute lung injury: a preventive randomized controlled trial. Crit Care 14:R1. 7. Hemmes SN, Serpa NA, Schultz MJ (2013) Intraoperative ventilatory strategies to prevent postoperative pulmonary complications: a metaanalysis. Curr Opin Anaesthesiol 26: Jaber S, Coisel Y, Chanques G et al. (2012) A multicentre observational study of intra-operative ventilatory management during general anaesthesia: tidal volumes and relation to body weight. Anaesthesia 2012, 67: Hess DR, Kondili D, Burns E, Bittner EA, Schmidt UH (2013) A 5-year observational study of lungprotective ventilation in the operating room: A singlecenter experience. J Crit Care 28: Fernandez-Bustamante A, Wood CL, Tran ZV, Moine P (2011) Intraoperative ventilation: incidence and risk factors for receiving large tidal volumes during general anesthesia. BMC Anesthesiol 11: Duggan M, Kavanagh BP (2005) Pulmonary atelectasis: a pathogenic perioperative entity. Anesthesiology 102: Cai H, Gong H, Zhang L, Wang Y, Tian Y (2007) Effect of low tidal volume ventilation on atelectasis in patients during general anesthesia: a computed tomographic scan. J Clin Anesth 19: Joyce CJ, Williams AB (1999) Kinetics of absorption atelectasis during anesthesia: a mathematical model. J Appl Physiol 86: Hedenstierna G, Rothen HU (2000) Atelectasis formation during anesthesia: causes and measures to prevent it. J Clin Monit Comput 16: Simonneau G, Vivien A, Sartene R et al. (1983) Diaphragm dysfunction induced by upper abdominal surgery. Role of postoperative pain. Am Rev Respir Dis 128: Aubrun F, Gazon M, Schoeffler M, Benyoub K (2012) Evaluation of perioperative risk in elderly patients. Minerva Anestesiol 78: Otis DR, Jr., Johnson M, Pedley TJ, Kamm RD (1993) Role of pulmonary surfactant in airway closure: a computational study. J Appl Physiol 75: Tusman G, Bohm SH, Warner DO, Sprung J (2012) Atelectasis and perioperative pulmonary complications in high-risk patients. Curr Opin Anaesthesiol 25: Arozullah AM, Daley J, Henderson WG, Khuri SF (2000) Multifactorial risk index for predicting postoperative respiratory failure in men after major noncardiac surgery. The National Veterans Administration Surgical Quality Improvement Program. Ann Surg 232: Smetana GW, Lawrence VA, Cornell JE (2006) Preoperative pulmonary risk stratification for noncardiothoracic surgery: systematic review for the American College of Physicians. Ann Intern Med 144: Wrigge H, Zinserling J, Stuber F et al. (2000) Effects of mechanical ventilation on release of cytokines into systemic circulation in patients with normal pulmonary function. Anesthesiology 93: Wrigge H, Uhlig U, Zinserling J et al. (2004) The effects of different ventilatory settings on pulmonary and systemic inflammatory responses during major surgery. Anesth Analg 98:775-81, table. 23. Determann RM, Wolthuis EK, Choi G et al. (2008) Lung epithelial injury markers are not influenced by use of lower tidal volumes during elective surgery in patients without preexisting lung injury. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 294:L344-L Treschan TA, Kaisers W, Schaefer MS et al. (2012) Ventilation with low tidal volumes during upper abdominal surgery does not improve postoperative lung function. Br J Anaesth 109: Weingarten TN, Whalen FX, Warner DO et al. (2010) Comparison of two ventilatory strategies in elderly patients undergoing major abdominal surgery. Br J Anaesth 104: Severgnini P, Selmo G, Lanza C et al. (2013) Protective mechanical ventilation during general anesthesia for open abdominal surgery improves postoperative pulmonary function. Anesthesiology 118: Futier E, Constantin JM, Paugam-Burtz C et al. (2013) A trial of intraoperative low-tidal-volume

8 8 ventilation in abdominal surgery. N Engl J Med 369: High versus low positive end-expiratory pressure during general anesthesia for open abdominal surgery (PROVHILO trial): a multicenter randomised controlled trial. The PROVE Network Investigators for the Clinical Trial Network of the European Society of Anaesthesiology. Lancet ; Fernandez-Perez ER, Keegan MT, Brown DR, Hubmayr RD, Gajic O (2006) Intraoperative tidal volume as a risk factor for respiratory failure after pneumonectomy. Anesthesiology 105: van der Werff YD, van der Houwen HK, Heijmans PJ et al. (1997) Postpneumonectomy pulmonary edema. A retrospective analysis of incidence and possible risk factors. Chest 111: Cohen E (2001) Management of one-lung ventilation. Anesthesiol Clin North America 19:475-95, vi. 32. Wilson WC BJ (2005) Anesthesia for thoracic surgery. In: Miller RD (ed) Miller's Anesthesia, 6th ed. Philadelphia, Elsevier Churchill Livingstone, pp Schilling T, Kozian A, Huth C et al. (2005) The pulmonary immune effects of mechanical ventilation in patients undergoing thoracic surgery. Anesth Analg 101: Licker M, Diaper J, Villiger Y et al. (2009) Impact of intraoperative lung-protective interventions in patients undergoing lung cancer surgery. Crit Care 13:R Yang M, Ahn HJ, Kim K et al. (2011) Does a protective ventilation strategy reduce the risk of pulmonary complications after lung cancer surgery?: a randomized controlled trial. Chest 139: Michelet P, D Journo XB, Roch A et al. (2006) Protective ventilation influences systemic inflammation after esophagectomy: a randomized controlled study. Anesthesiology 105: De Somer F (2013) End-organ protection in cardiac surgery. Minerva Anestesiol 79: Butler J, Rocker GM, Westaby S (1993) Inflammatory response to cardiopulmonary bypass. Ann Thorac Surg 55: Wan S, LeClerc JL, Vincent JL (1997) Inflammatory response to cardiopulmonary bypass: mechanisms involved and possible therapeutic strategies. Chest 112: Cremer J, Martin M, Redl H et al. (1996) Systemic inflammatory response syndrome after cardiac operations. Ann Thorac Surg 61: Wrigge H, Uhlig U, Baumgarten G et al. (2005) Mechanical ventilation strategies and inflammatory responses to cardiac surgery: a prospective randomized clinical trial. Intensive Care Med 31: Koner O, Celebi S, Balci H, Cetin G, Karaoglu K, Cakar N (2004) Effects of protective and conventional mechanical ventilation on pulmonary function and systemic cytokine release after cardiopulmonary bypass. Intensive Care Med 30: Sundar S, Novack V, Jervis K et al. (2011) Influence of low tidal volume ventilation on time to extubation in cardiac surgical patients. Anesthesiology 114: Zupancich E, Paparella D, Turani F et al. (2005) Mechanical ventilation affects inflammatory mediators in patients undergoing cardiopulmonary bypass for cardiac surgery: a randomized clinical trial. J Thorac Cardiovasc Surg 130: The Acute Respiratory Distress Syndrome Network. (2000) Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 342: Amato MB, Barbas CS, Medeiros DM et al. (1998) Effect of a protective-ventilation strategy on mortality in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 338: Reis MD, Gommers D, Struijs A et al. (2005) Ventilation according to the open lung concept attenuates pulmonary inflammatory response in cardiac surgery. Eur J Cardiothorac Surg 28: Reis MD, Struijs A, Koetsier P et al. (2005) Open lung ventilation improves functional residual capacity after extubation in cardiac surgery. Crit Care Med 33: Chaney MA, Nikolov MP, Blakeman BP, Bakhos M (2000) Protective ventilation attenuates postoperative pulmonary dysfunction in patients undergoing cardiopulmonary bypass. J Cardiothorac Vasc Anesth 14: Wrigge H, Pelosi P (2011) Tidal volume in patients with normal lungs during general anesthesia: lower the better? Anesthesiology 114:

9 QUESTIONARIO DI AGGIORNAMENTO 9 La compilazione va fatta on-line selezionando la voce Questionario - LA VENTILAZIONE PROTETTIVA IN SALA OPERATORIA 1. Si definisce ventilazione polmonare meccanica protettiva: a. Una strategia ventilatoria che preveda l utilizzo di bassi volumi correnti e l applicazione di pressioni positive di fine espirazione con o senza manovre di reclutamento b. Una strategia ventilatoria che non preveda l utilizzo di bassi volumi correnti e l applicazione di pressioni positive di fine espirazione con o senza manovre di reclutamento c. Una strategia ventilatoria che preveda l utilizzo di bassi volumi correnti e manovre di reclutamento d. Una strategia ventilatoria che preveda l utilizzo di bassi volumi correnti e l applicazione di alte pressioni positive di fine espirazione 2. Nei pazienti con ARDS è raccomandata una strategia ventilatoria che preveda: a. L utilizzo combinato di alti volumi correnti, un adeguato livello di PEEP e manovre di reclutamento b. L utilizzo combinato di bassi volumi correnti, un adeguato livello di PEEP e manovre di reclutamento c. L utilizzo combinato di bassi volumi correnti e un adeguato livello di PEEP d. N e s s u n a d e l l e raccomandazioni indicate è corretta 3. Lo sviluppo delle atelettasie è principalmente dovuto ai seguenti meccanismi: a. Compressione e assorbimento b. Compressione, assorbimento, perdita di surfactante c. Lo sviluppo di atelettasie non è comune durante induzione di anestesia generale d. Compressione 4. Quali dei seguenti fattori correlati alla chirurgia possono contribuire alla formazione di atelettasie sono: a. Posizione di Trendelemburg intraoperatoria prolungata b. Dolore post-operatorio tale da inficiare la capacità di tossire efficacemente c. Disfunzione diaframmatica post-operatoria d. Tutti i fattori indicati 5. La chirurgia addominale laparoscopica genera un aumento: a. Della Capacità Funzionale Residua (FRC) b. Della pressione intraaddominale c. Della complicane della parete toracica d. Dell FRC e della compliance della parete toracica 6. La ventilazione mono polmonare: a. Potrebbe aumentare il rischio di insorgenza di VILI b. Non potrebbe aumentare il rischio di insorgenza di VILI c. Potrebbe generare un aumentato grado di collasso alveolare nelle regioni polmonare declivi d. Potrebbe aumentare il rischio di insorgenza di VILI e generare un aumentato grado di collasso alveolare nelle regioni polmonare declivi 7. Nello studio PROVHILO: a. i pazienti arruolati sono stati ventilati con volumi correnti inferiori a 6 ml/kg di peso corporeo predetto e sono stati randomizzati a ricevere 2 strategie di ventilazione b. si prevedeva l utilizzo di livelli di PEEP pari a 12 cmh 2 O versus PEEP 2 cmh 2 O c. I pazienti arruolati sono stati ventilati con volumi correnti superiori a 8 ml/kg di peso corporeo predetto e sono stati randomizzati a ricevere 2 strategie di ventilazione d. Si prevedeva l utilizzo di livelli di PEEP pari a 12 cmh 2 O versus PEEP 6 cmh 2 O 8. In cardiochirurgia: a. Non sono stati eseguiti ad oggi studi sulla ventilazione protettiva b. Sono stati eseguiti studi sulla v e n t i l a z i o n e p r o t e t t i v a esplorando solo gli effetti sugli indici biochimici di risposta infiammatoria c. La ventilazione meccanica può essere considerata come il secondo insulto che si somma a d u n p r i m o i n s u l t o rappresentato dalla risposta infia m matoria p rimaria innescata dall utilizzo del bypass cardiopolmonare d. La ventilazione meccanica può essere considerata come il secondo insulto che si somma a d u n p r i m o i n s u l t o rappresentato dalla risposta infiammatoria primaria 9. La formazione di atelettasie intraoperatorie rappresenta: a. Un importante fattore nella patogenesi delle complicanze polmonari postoperatorie b. Un importante fattore nella patogenesi di ipossiemia, infezioni e attivazione della risposta infiammatoria locale c. Un importante fattore nella patogenesi delle complicanze polmonari postoperatorie solo in chirurgie selezionate d. Un importante fattore nella patogenesi delle complicanze polmonari postoperatorie e nella patogenesi di ipossiemia, infezioni e attivazione della risposta infiammatoria locale Edizione Anno 8, Numero 103, Marzo Periodico mensile. Editore Medical Evidence Div. M&T. Strada della Moia, Arese (MI). N verde , Fax info@mei.it Sito web w ww.a ti1 4. it Dire tto re responsabile Stefano Macario. Redazione Mary De Meo. Realizzazione grafica Stefania Marchetto. Registrazione del Tribunale di Milano n. 105 del 18/02/2008. La riproduzione totale o parziale, anche a scopo promozionale o pubblicitario, di articoli, note, tabelle, dati, o altro, pubblicati su ATI14 Aggiornamento in Anestesia e Terapia Intensiva, deve essere preventivamente autorizzata dall Editore. All rights reserved. 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