Monitoramento da Mecânica Respiratória à Beira do Leito

Ministério da Saúde FIOCRUZ Fundação Oswaldo Cruz Monitoramento da Mecânica Respiratória à Beira do Leito Departamento de Pediatria Unidade de Pacientes Graves Luis Fernando Ponce Amendola Márcia Corrêa de Castro Zina Maria Almeida de Azevedo

MINISTÉRIO DA SAÚDE FUNDAÇÃO OSWALDO CRUZ Presidente Paulo Marchiori Buss Vice-Presidente de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico -VPPDT José Rocha Carvalheiro Coordenador da Área de Fomento e Infra-Estrutura - VPPDT Wim Degraver Coordenadora do Programa de Desenvolvimento Tecnológico em Saúde Pública - PDTSP Mirna Teixeira Instituto Fernandes Figueira Diretor José Augusto Alves de Britto Vice-diretora de Assistência Ritta Rosana Teixeira Bráz MONITORAMENTO DA MECÂNICA RESPIRATÓRIA À BEIRA DO LEITO Coordenadora Zina Maria Almeida de Azevedo Fomento: Programa de Desenvolvimento Tecnológico em Saúde Pública (PDTSP/FIOCRUZ) 2

Sumário Introdução Equipamentos Necessários Análise da Morfologia das Curvas Curva Volume Tempo Curva Pressão Tempo Curva Fluxo Tempo Curva Fluxo Volume Curva Pressão Volume Fluxogramas Resistência do Tubo Orotraqueal Recomendações Referências Bibliográficas Pág 3 4 9 11 16 19 24 31 40 45 47 48 23

Introdução Quando, em 2002, o monitoramento da mecânica respiratória foi implantado na Unidade de Pacientes Graves (UPG) do Instituto Fernandes Figueira, buscava-se abrir um campo de estudo para que os profissionais da unidade pudessem utilizar tais informações na abordagem ao paciente ventilado. Com o passar dos anos notou-se que, mais do que informações numéricas a respeito da resistência e da complacência, a análise da morfologia das curvas trazia informações úteis a respeito da interação paciente-respirador. O objetivo deste manual é, de forma simples e rápida, auxiliar na compreensão da mecânica respiratória através da observação do traçado de cada curva. 4

Equipamentos Necessários Monitor de Perfil Respiratório O monitor de perfil respiratório recebe informações sobre parâmetros respiratórios de fluxo e pressão através de um pneumotacógrafo. A partir destes sinais pode calcular diversos outros parâmetros como volume inspirado e expirado, resistência expiratória e inspiratória, e complacência dinâmica e estática. O monitoramento gráfico permite análise das curvas pressão-tempo, fluxo-tempo, volume-tempo, pressão-volume e fluxo-volume, além de gráficos de tendência. 5

Tipos de Monitores Perfil Respiratório Reprodução autorizada pela Intermed Reprodução autorizada pela Maquet 6

Equipamentos Necessários Pneumotacógrafo (Sensor de Fluxo) 7

Escolha e instalação dos pneumotacógrafos A instalação é simples e depende, principalmente, da escolha e posterior colocação correta do pneumotacógrafo ou sensor de fluxo. Existem 3 tamanhos: neonatal, pediátrico e adulto. O bom funcionamento do sensor depende da escolha correta na qual se deve levar em conta o fluxo utilizado e o volume desejado. Os monitores gráficos indicam em sua tela, através de sinais luminosos intermitentes, quando o fluxo ou o volume não estão adequados para a utilização de determinado sensor. 8

Conexões com o pneumotacógrafo Colocação do Sensor: o pneumotacógrafo é um tubo de acrílico cilíndrico que deve ser conectado entre o tubo endotraqueal e a peça em Y localizada na parte distal do circuito proveniente do respirador. Perpendicularmente ao corpo do sensor estão conectadas as linhas de saída de fluxo e pressão. Estas linhas devem estar voltadas para cima, a fim de diminuir a possibilidade de acúmulo de secreções. Ventilador mecânico Sensor de fluxo Paciente Reprodução autorizada pela Maquet 9

Análise Morfológica da Curva à Beira do Leito Visão geral do Monitor de Perfil Respiratório Curva fluxo tempo Curva pressão tempo Curva volume tempo Curva fluxo volume Curva pressão volume 10

Visão Geral do Monitor de Perfil Respiratório Reprodução autorizada pela Intermed O monitor de perfil respiratório padrão fornece informações gráficas sobre as curvas de pressão, fluxo e volume relacionadas com o tempo e das alças pressão - volume e fluxo - volume. 11

Traçado normal Curva Volume Tempo 100 Volume (ml) 50 0-50 TI TE Tempo (s) Reprodução autorizada pela Maquet 12

Curva Volume Tempo Escape aéreo Volume expiratório < Volume Inspiratório Reprodução autorizada pela Intermed 13

Curva Volume Tempo Volume (ml) Tempo (s) Reprodução autorizada pela Maquet Escape aéreo de aproximadamente 20 ml 14

Curva Volume Tempo 2 Traçado alterado Traçado corrigido Volume Volume Fuga aérea pelo TOT Tempo Tempo Retirado e adaptado de http://www.novametrix.com 15

Curva Volume Tempo aa Traçados Alterados Aprisionamento aéreo Expiração forçada ou gás adicional Volume (ml)4 Volume (ml)4 Tempo (s) Tempo (s) Aprisionamento aéreo: volume expiratório não alcança a linha de base devido ao início de nova inspiração Volume anômalo: volume expiratório ultrapassa a linha de base devido a gás adicional, expiração forçada ou mau funcionamento Ramírez, 2003 reprodução e adaptação permitidas pelo autor 16

Traçado Normal Curva Pressão Tempo a as Ventilador a volume Ventilador a pressão Pressão (cmh 2 O) Pressão (cmh 2 O) Tempo (s) Tempo (s) Linha tracejada correspondendo ao valor da PEEP Ramírez, 2003 reprodução e adaptação permitidas pelo autor 17

Curva Pressão Tempo Traçado Normal Traçado Alterado Pressão (cmh 2 O) Pressão de platô Pressão (cmh 2 O) Pressão decrescente Tempo (s) Tempo (s) Pressão de Platô obtida ao se provocar uma pausa inspiratória prolongada Fuga aérea no circuito Ramírez, 2003 reprodução e adaptação permitidas pelo autor 18

Curva Pressão Tempo Pressão (cmh 2 O) Pressão de suporte Pressão (cmh 2 O) Auto-PEEP Tempo (s) Tempo (s) Respirações espontâneas Presença de auto-peep ao se provocar uma pausa expiratória. Ramírez, 2003 reprodução e adaptação permitidas pelo autor 19

Curva Fluxo Tempo Traçado Normal Ventilador a volume Ventilador a pressão Fluxo (l/min) Fluxo (l/min) Tempo (s) Tempo (s) a Ramírez, 2003 reprodução e adaptação permitidas pelo autor 20

Curva Fluxo Tempo Traçado alterado Traçado corrigido Fluxo (l/min) PEEP Inadvertida Fluxo (l/min) Tempo (s) Tempo (s) SIMV: 16/min SIMV: 12/min Retirado e adaptado de http://www.novametrix.com 21

Traçado alterado Curva Fluxo Tempo Possível auto-peep ou mau funcionamento do equipamento Reprodução autorizada pela Intermed 22

Curva Fluxo Tempo 40 20 Fluxo (l/min) 0-20 -40-60 -80 Tempo (s) Tempo inspiratório insuficiente Reprodução autorizada pela Maquet 23

Curva Fluxo Tempo Traçado alterado Fluxo (l/min) Fluxo interrompido Traçado corrigido Fluxo (l/min) Fluxo normal Tempo (s) Tempo (s) T insp: 0,3 seg T insp: 0,6 seg Retirado e adaptado de http://www.novametrix.com 24

Curva Fluxo Volume Ventilador a volume Ventilador a pressão Fluxo inspiratório máximo Inspiração Fluxo inspiratório máximo Fluxo (l/min) Fluxo (l/min) Inspiração Expiração Fluxo expiratório máximo Expiração Fluxo expiratório máximo Volume (ml) Volume (ml) Ramírez, 2003 reprodução e adaptação permitidas pelo autor 25

Traçado Normal Curva Fluxo Volume Reprodução autorizada pela Maquet 26

Curva Fluxo Volume Volume (ml) Tempo (s) Convexidade para cima na fase expiratória indicando restrição leve ao fluxo expiratório. Reprodução autorizada pela Maquet 27

Curva Fluxo Volume Convexidade para cima na fase expiratória indicando restrição grave ao fluxo expiratório. Reprodução autorizada pela Maquet 28

Curva Fluxo Volume Inspiração Inspiração Fluxo (l/min) Fluxo (l/min) Expiração Expiração Tempo (s) Tempo (s) Fuga aérea Presença de Auto-PEEP Ramírez, 2003 reprodução e adaptação permitidas pelo autor 29

Curva Fluxo Volume Fluxo (l/min) Volume (ml) Fuga aérea fase expiratório não alcança o eixo das abscissas Reprodução autorizada pela Maquet 30

Curva Fluxo Volume Fluxo (l/min) Inspiração Fluxo (l/min) Inspiração Expiração Expiração Tempo (s) Tempo (s) Volume anômalo Secreções no circuito Ramírez, 2003 reprodução e adaptação permitidas pelo autor 31

Curva Pressão Volume Traçado normal Fase expiratória 4 Volume (ml) Fase inspiratória Pressão (cmh 2 O) Adaptado de Joyner, 2004 32

Curva Pressão Volume 4 Volume (ml) Pressão (cmh 2 O) Aumento da Resistência Ramírez, 2003 reprodução e adaptação permitidas pelo autor 33

Curva Pressão Volume A Volume (ml)4 Pressão (cmh 2 O) 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 2 Volume (ml)4 Pressão (cmh 2 O) Distensibilidade maior: Distensibilidade menor. Menor pressão para o mesmo volume. Maior pressão para o mesmo volume. Ramírez, 2003 reprodução e adaptação permitidas pelo autor 34

Curva Pressão Volume Complacências diferentes: Volume maior para a mesma pressão Reprodução autorizada pela Maquet 35

Curva Pressão Volume Volume (ml)4 Ponto de inflexão superior Volume (ml)4 Hiperdistensão Ponto de inflexão inferior Recrutamento Pressão (cmh 2 0) Pressão(cmH 2 0) Áreas de recrutamento e hiperdistensão Ramírez, 2003 reprodução e adaptação permitidas pelo autor 36

Curva Pressão Volume Traçado alterado Traçado corrigido Volume (ml) hiperdistensão Volume (ml) normal PIP: 26 cmh 2 O Pressão (cmh 2 0) PIP: 22 cmh 2 O Pressão (cmh 2 0) Retirado e adaptado de http://www.novametrix.com 37

Curva Pressão Volume Volume (ml) Traçado alterado PEEP inferior ao ponto de abertura Traçado após correção Volume (ml) PEEP adequado Ponto de Inflexão PEEP: 5 cmh 2 O Pressão (cmh 2 0) PEEP: 12 cmh 2 O Pressão (cmh 2 0) Retirado e adaptado de http://www.novametrix.com 38

Curva Pressão Volume Volume (ml) Pressão (cmh 2 O) Fuga aérea fase expiratório não alcança o eixo das abscissas Reprodução autorizada pela Maquet 39

Curva Pressão Volume Expiração Volume (ml)4 Inspiração Pressão(cmH 2 0) Secreções ou água no circuito Ramírez, 2003 reprodução e adaptação permitidas pelo autor 40

R a m o D es c e n d e n t e Fluxograma Volume Tempo Atinge eixo das abscissas Não Ultrapassa eixo das abscissas Volume x Tempo j Sim Gás adicional ou Expiração forçada Mau funcionamento Não alcança eixo das abscissas Início da inspiração Aprisionamento aéreo Horizontalização Fuga aérea Amendola, 2006 41

Fluxograma Pressão Tempo as Pressão x Tempo Respirações espontâneas Pressão de platô mantida durante pausa inspiratória Não Sim Sim Não Avaliar necessidade de bloqueio neuromuscular Excluir do Monitoramento Fuga aérea Presença de traçado ascendente durante a pausa expiratória Não Sim Auto-PEEP Amendola, 2006 42

Fluxograma Fluxo Tempo as Fluxo x Tempo Respiração ativa Pausa Inspiratória Não Sim Sim Não Avaliar necessidade de Bloqueio neuromuscular Excluir do monitoramento Aumentar tempo insp. Interrupção do fluxo expiratório Abrupta Ver curva fluxo x volume Sim Não Por início da inspiração PEEP inadvertida Amendola, 2006 43

Fluxograma Fluxo Volume as Fluxo x Volume Convexidade no ramo expiratório Para cima Para baixo ou retificada Restrição ao fluxo aéreo Ramo exp. atinge o zero das ordenadas Sim Não Aprisionamento aéreo Ramo insp. ou exp. irregular Sim Não Secreções Ramo exp. atinge eixo das abscissas Sim Não < zero > zero Fuga aérea Volume anômalo Amendola, 2006 44

Fluxograma Pressão Volume as Pressão x Volume sim Ponto de abertura P. Inflexão Inf não P. Inflexão Sup sim não hiperdistensão Grau de inclinação da curva Comparar evolutivamente Ramos Insp. ou exp. irregular sim não secreções Amendola, 2006 45

Resistência do TOT A resistência ao fluxo aéreo imposta pelo tubo orotraqueal (TOT) deve ser subtraída da resistência fornecida pelo monitor gráfico quando o objetivo do monitoramento for saber, isoladamente, o comportamento do sistema respiratório. Para isso, utiliza-se a técnica descrita por Amato e colaboradores (1992), na qual deve-se conectar o TOT ao circuito do ventilador mecânico no modo CPAP com o valor de PEEP máximo, visando obter o fechamento das válvulas de exalação. Utilizando-se um manômetro, pode-se medir o valor da pressão necessário para que o fluxo oferecido atravesse o tubo orotraqueal. O valor de pressão obtido deverá ser dividido pelo fluxo utilizado, obtendo-se então, o valor da resistência oferecida pelo tubo. Os valores de fluxo, geralmente apresentados em l/min, devem ser convertidos em l/s. A seguir serão mostradas alguns valores de resistências obtidos através destes cálculos e que podem servir de referência à beira do leito. 46

Resistência do TOT Fluxo (l/min) Tubo (mm) 7,5 10 12,5 15 17,5 20 3 46,15 58,82 57,14 68,00 65,52 63,64 3,5 30,77 35,29 38,10 44,00 48,28 51,52 4,0 23,08 23,53 28,57 28,00 31,03 33,33 4,5 23,08 23,53 22,62 24,00 20,69 27,27 5,0 15,38 17,65 14,29 16,00 17,24 18,18 5,5 15,38 11,76 14,29 12,00 13,79 15,15 47

Recomendações O pneumotacógrafo é um objeto frágil, estando sujeito a rupturas, principalmente devido a esterilizações sucessivas. Ao sinal de mau funcionamento, o sensor deve ser substituído. A escolha do tamanho do pneumotacógrafo a ser utilizado deve ser feita cuidadosamente, seguindo a orientação do fabricante. Secreções do tubo endotraqueal aumentam sobremaneira os valores de resistência e alteram a morfologia das curvas. Informações mais acuradas podem ser obtidas transferindo os resultados fornecidos pelo monitor gráfico para planilhas de Excel. Este procedimento, porém, dificilmente poderá ser realizado à beira do leito, uma vez que demanda um tempo maior. 48

Referências Bibliográficas Amato MBP, Barbas CSV, Bonassa J, Saldiva PHN, Zin WA, Carvalho CRR. Volume-Assured Pressure Support Ventilation (VAPSV). A New Approach for Reducing Muscle Workload during Acute Respiratory Failure. Chest 1992; 102 (4):1225-34. Amato MBP, Barbas CSV, Medeiros DM, Magaldi RB, Schettino GPP, Lorenzi-Filho G et al. Effect of protectiveventilation strategy on mortality in the ARDS. N Engl J Med 1998; 338(6):347-54. Amendola, LFP. Estudo da mecânica respiratória em pacientes submetidos à ventilação mecânica na Unidade de Pacientes Graves do Instituto Fernandes Figueira.[Dissertação de Mestrado] Pós-Graduação em Saúde Materno Infantil. Instituto Fernandes Figueira, Fundação Oswaldo Cruz; 2006 American Thoracic Society / European Respiratory Society. Respiratory Mechanics in Infants: Physiologic Evaluation in Health and Disease. Am Rev Respir Dis 1993;147:474-96. Bigatello LM, Davignin KR, Stelfox HT. Respiratory mechanics and ventilator waveforms in the patient with acute lung injury. Respir Care 2005; 50(2):235-45. Blanch L, Bernabé F, Lucangelo U. Measurement of air trapping, intrinsic positive end-expiratory pressure, and dynamic hyperinflation in mechanically ventilated patients. Respir Care 2005; 50(1):110-23. Bhutani VK, Sivieri EM, Abasi S. Evaluation of Pulmonary function in the neonate. In: Fetal and neonatal physiology. Polin RA, Fox WW. Editors. 1998. pp.1143 64, Philadelphia: Saunders Company. Bhutani VK, Sivieri EM. Physiologic for bedside assessment of pulmonary graphics. In: Pulmonary Graphics: Basis of Clinical Application. In: Neonatal and Pediatric Pulmonary Graphics: Principles and Clinical Applications. Armonk: Futura; 1998. p. 57-79s 49

Referências Bibliográficas Donn SM, Hagus CK. Pulmonary Graphics: Basis of Clinical application. In: Neonatal and Pediatric Pulmonary Graphics: Principles and Clinical Applications. Armonk: Futura; 1998. p. 81-127. Gattinoni L, Pesenti A, Avalli L, Rossi F, Bombino M. Pressure-volume curve of total respiratory system in acute respiratory failure. Computed tomographic scan study Am Rev Respir Dis. 1987 Sep;136(3):730-6. Joyner Jr, RL. Basics of Ventilator Graphics.2004. http://www.salisbury.edu/healthscl/resp/ Classes/RLJoyner/Springer/RESP321/BVG.htm Iotti GA, Braschi A. Monitorização da mecânica respiratória. São Paulo:Atheneu; 2004. Lucangelo U, Bernabé F, Blanch L. Respiratory mechanics derived from signals in the ventilator circuit. Respir Care 2005; 50(1):55-65. Marini JJ, What derived variables should be monitored during mechanical ventilation? Respir Care 1992 Sep; 37(9):1097-107. Novametrix Products. http://www.novametrix.com (acessado em 03/2005). Ramírez JB. Respiratory function monitoring: curves of pressure, volume and flow. An Pediatr (Barc). 2003; 59(3)264-77. Rocco PRM, Zin WA. Aspectos Fisiológicos da Aerodinâmica dos tubos Endotraqueais. In: Tavares P, editor. Atualizações em Fisiologia Respiração. Rio de Janeiro: Cultura Médica; 1991. Terragni PP, Rosboch GL, Lisi A, Viale AG, Ranieri VM. How respiratory system mechanics may help in minimising ventilator-induced lung injury in ARDS patients. Eur Respir J Suppl. 2003 Aug;42: 15s-21s. Review. 50