A ventilação mecânica consiste em uma modalidade terapêutica que substitui parcialmente ou completamente a ventilação espontânea. Essa fisioterapia atua de maneira eficaz no tratamento da insuficiência respiratória aguda (IRpA) ou crônica agudizada.

No ano de 1920, pesquisadores desenvolveram um equipamento responsável por gerar uma pressão negativa nos pulmões, de modo semelhante à mecânica pulmonar fisiológica, denominado “pulmão de aço”. Porém, grandes dificuldades na utilização deste equipamento foram observadas. Foram encontradas limitações durante a higienização dos pacientes, má ventilação em quadros de lesão parenquimatosa grave e monitorização complicada.

Considerando todos os referidos fatores, bem como a epidemia de poliomielite que ocorreu anos mais tarde, houve uma série de avanços tecnológicos que permitiram a ampliação nas funções ventilatórias, com a criação de equipamentos como o “Bird Mark 7” e posteriormente os ventiladores microprocessados (década de 80).

O objetivo do presente artigo é fornecer conhecimentos sobre como corrigir alterações na oxigenação e nos desequilíbrios ácidos-básicos, através dos ventiladores mecânicos mais recentes, bem como as vantagens e desvantagens dos principais modos ventilatórios controlados, com base no estado da arte fornecido pela Diretriz Brasileira de Ventilação Mecânica (2013) e outras evidências.

Benefícios gerais da ventilação mecânica 

Equilíbrio ácido-básico

Um dos efeitos positivos da ventilação mecânica é o auxílio na recuperação do equilíbrio ácido-básico. No exame de gasometria arterial, a faixa de valores de normalidade do pH sanguíneo varia entre 7,35 e 7,45.

Estes valores são influenciados pelos níveis de bicarbonato (HCO₃), cujos valores de normalidade variam entre 22 e 28mEq/L e pelos níveis de pressão arterial de dióxido de carbono (PaCO₂), cujos valores de normalidade variam entre 35 e 45mmHg. Estas substâncias possuem relação diretamente e inversamente proporcional com o pH, respectivamente.

A concentração de PaCO₂, quando se eleva, desencadeia uma redução do pH, cursando com a alteração gasométrica denominada ACIDOSE RESPIRATÓRIA. Em contrapartida, quando a concentração de PaCO₂ diminui, há um aumento do valor do pH, caracterizando a ALCALOSE RESPIRATÓRIA. Em relação às concentrações de HCO₃ – diretamente proporcionais ao pH-, sua elevação levará ao aumento do pH, e vice-versa.

Quando o pH se torna ácido em função da redução do HCO₃, a alteração gasométrica encontrada é a ACIDOSE METABÓLICA. Já quando se torna alcalino por conta do aumento do HCO₃, a alteração recebe o nome de ALCALOSE METABÓLICA. Estas informações serão reforçadas de maneira esquemática, para facilitar o entendimento.

Se o pH é diretamente proporcional ao HCO₃ e inversamente proporcional à PaCO₂, então:

Como a ACIDOSE corresponde à redução do pH e pode ser causada pela diminuição do HCO₃ ou pela elevação da PaCO₂, então:

Como a ALCALOSE corresponde à elevação do pH e pode ser causada pela elevação do HCO₃ ou pela redução da PaCO₂, então:

O organismo sempre trabalha com mecanismos de feedback negativo. Diante deste fator, cada uma destas alterações gasométricas poderá ser compensada, levando ao reequilíbrio ácido-básico. Como a ACIDOSE corresponde à redução do pH e pode ser causada pela diminuição do HCO₃ ou pela elevação da PaCO₂, então:

Supondo uma situação na qual o paciente apresenta distúrbio ventilatório obstrutivo, como na doença pulmonar obstrutiva crônica, poderá ser constatada inicialmente grande concentração de CO₂, com consequente redução do pH. Porém, como é uma condição crônica, o sistema renal reterá uma maior quantidade de HCO₃, levando o pH à normalidade. Este mecanismo compensatório é denominado ACIDOSE RESPIRATÓRIA COMPENSADA.

Em um segundo exemplo, um paciente com quadro neurológico que levou a uma hiperativação do centro respiratório, gerando queda nas concentrações de CO₂. Como feedback negativo, houve uma maior eliminação de HCO₃, propiciando o restabelecimento do equilíbrio ácido-básico. Este mecanismo compensatório é denominado ALCALOSE RESPIRATÓRIA COMPENSADA.

Doenças renais podem cursar com queda ou elevação das concentrações de HCO₃. Quando esta substância está em queda, o sistema respiratório tenta eliminar proporcionalmente o CO₂, desencadeando a ACIDOSE METABÓLICA COMPENSADA. Quando está em ascensão, o sistema respiratório tenta reter proporcionalmente o CO₂, desencadeando a ALCALOSE METABÓLICA COMPENSADA.

 Como a ventilação mecânica restabelece o equilíbrio ácido-básico?

Das principais variáveis exploradas acima, a que é diretamente influenciada pelos parâmetros ventilatórios é o CO₂, cuja concentração é reconhecida na gasometria pela pressão arterial de gás carbônico (PaCO₂).

Por exemplo, se o paciente está em ACIDOSE ou ALCALOSE RESPIRATÓRIA, os ajustes no ventilador são capazes de ELIMINAR ou RETER uma determinada quantidade de CO₂ para correção da alteração gasométrica.

Caso o objetivo seja ELIMINAR (LAVAR) CO₂, deve-se ajustar os parâmetros de modo a elevar o volume minuto (VE), que é obtido pelo produto da FR pelo volume corrente (VC). Quanto maior a mobilização de ar por minuto, mais intensa será a eliminação de CO₂.

De modo contrário, se o intuito é RETER CO₂, deve-se ajustar os parâmetros de modo a reduzir o VE. Observar a equação que determina esta variável é essencial para a compreensão dos ajustes ventilatórios.

 

EQUAÇÃO VOLUME MINUTO

ELIMINAÇÃO DE CO₂ PELO VOLUME MINUTO

RETENÇÃO DE CO₂ PELO VOLUME MINUTO

Seguindo esta lógica, nos pacientes que não possuem drive ventilatório e que evoluem com alcalose ou acidose respiratória, é possível se estimar um valor de FR capaz de promover a correção da PaCO₂. É importante salientar que este procedimento só funcionará se houver uma variação pequena do volume corrente em cada incursão respiratória. Ou seja, se o paciente estiver entregue ao ventilador mecânico e produzindo um volume corrente semelhante.

IMPORTANTE: ajustar a FR irá propiciar uma mudança na relação entre inspiração e expiração (Relação I:E). Ao aumentar ou diminuir a FR, é importante ajustar também o TEMPO INSPIRATÓRIO no modo ventilatório controlado a pressão ou o FLUXO no modo ventilatório controlado a volume, para manter uma I:E adequada às necessidades do paciente. Segue um exemplo das consequências da alteração da FR na I:E e a consequente repercussão do ajuste do TEMPO INSPIRATÓRIO.

 

Após um ajuste da FR para 22irpm na tentativa de correção de uma acidose respiratória, mantendo o TEMPO INSPIRATÓRIO INICIAL, observa-se:

Vale ressaltar que, conforme as recomendações da Diretriz Brasileira de Ventilação Mecânica, geralmente a relação I:E deve estar entre 1:2 e 1:3. E o ajuste de FR demonstrado acima fez com que a I:E ficasse em um valor inadequado (1:1,73). Como  no modo controlado a pressão há possibilidade de ajustar também o tempo inspiratório, é importante alterar seu valor para que a I:E fique entre os valores de referência.

Basta imaginar que estes 0,25 segundos que foram reduzidos do tempo inspiratório foram acrescidos ao tempo de expiração (1 – 0,25 TEMPO INSPIRATÓRIO / 1,73 + 0,25 TEMPO EXPIRATÓRIO). Isso acontece devido à frequência continua em 22irpm, ou seja, o tempo de UMA ÚNICA INCURSÃO permanece sendo 2,73 segundos.

Correção da hipoxemia

Várias doenças e condições clínicas manifestam diminuição da oxigenação. Os ventiladores mecânicos têm a opção de aumentar a concentração de oxigênio (O₂) no ar inspirado para corrigir o problema, através da variável denominada fração inspirada de oxigênio (FiO₂).

O valor mínimo que pode ser ajustado é equivalente à porcentagem de O₂ do ar ambiente, que é de aproximadamente 21% e, o valor máximo, é igual a 100%. O ajuste da FiO₂ estará subordinado ao valor de outra variável obtida na gasometria, a pressão arterial de oxigênio (PaO₂). A relação entre as duas é diretamente proporcional. Os seguintes cálculos são realizados para uma oxigenação adequada:

PaO₂ IDEAL (geralmente realizado para pacientes com idade superior a 60 anos)

 

FiO₂ IDEAL (facilita o ajuste da FiO₂ no ventilador mecânico, mas não deve ser sempre utilizado)

 

 É preciso ter cautela ao utilizar estas fórmulas, devido principalmente a duas particularidades:

• Pacientes adultos possuem uma PaO₂ que varia entre 80 e 100 mmHg, ou seja, muitas vezes o resultado do cálculo da PaO2 IDEAL poderá subestimar ou superestimar significativamente o valor desejado de PaO₂ destes pacientes;
• Pacientes com doenças crônicas que cursam com queda de saturação já convivem com um certo grau de hipoxemia (a exemplo do DPOC), sendo o ajuste da FiO₂ baseado na fórmula muitas vezes nocivo, pelo risco de promover valores superiores aos valores basais de PaO₂.

Uma condição especial de hipoxemia, que merece ser abordada isoladamente, ocorrendo em consequência da Síndrome da Angústia Respiratória Aguda (SARA). Além do ajuste da FiO₂, nestes casos, faz-se necessário o emprego de valores elevados de pressão positiva ao final da expiração (PEEP), sendo a última uma variável importante no aumento da capacidade residual funcional, da complacência pulmonar e da PaO₂.

Modos ventilatórios e formas de escolha

Atualmente é importante compreender que existem basicamente duas formas de se ventilar um paciente, que devem ser escolhidas levando em consideração a capacidade de contração dos músculos respiratórios e a presença ou ausência de estímulo neurológico que proporciona esta contração. Em situações nas quais o “drive ventilatório” está comprometido, o modo de escolha é o ASSISTO-CONTROLADO.

Neste modo, o ventilador mecânico é capaz de substituir completamente a respiração espontânea, garantindo as incursões respiratórias por minuto (FR), sem deixar de permitir que o paciente participe da ventilação caso o “drive ventilatório” seja restabelecido.

De maneira oposta, ou seja, quando o “drive ventilatório” está presente e o paciente não está sob uso de sedativos (ou em uso de baixas doses), o modo de escolha é o ESPONTÂNEO, cuja função é fornecer pressões positivas que auxiliam o paciente na oxigenação e na ventilação. Neste caso, a FR é determinada pelo próprio paciente.

Modos assisto-controlados

Ventilação controlada a pressão

Esta modalidade ventilatória é limitada à PRESSÃO INSPIRATÓRIA (parâmetro que, quando ajustado, não é ultrapassado pelo ventilador mecânico) e ciclada ao TEMPO INSPIRATÓRIO (parâmetro que, quando ajustado, determina o final da inspiração e o início da expiração).

Os parâmetros que normalmente são ajustados nesta modalidade são: a) Frequência Respiratória (FR); b) Fração Inspirada de Oxigênio (FiO₂); c) Pressão Inspiratória (LIMITE); d); Tempo Inspiratório (CICLAGEM); e) Pressão Positiva ao Final da Expiração (PEEP); g) Sensibilidade (ou Trigger).

Principal vantagem: evita barotrauma (devido ao controle de pressão imposta nas vias aéreas).

Principal desvantagem: não garante o volume corrente adequado às necessidades do paciente (hipoventilação em casos de obstrução de vias aéreas).

Ventilação controlada a volume

Esta modalidade ventilatória é limitada ao FLUXO (parâmetro que, quando ajustado, não é ultrapassado pelo ventilador mecânico) e ciclada ao VOLUME CORRENTE (parâmetro que, quando ajustado, determina o final da inspiração e o início da expiração). Os parâmetros que normalmente são ajustados nesta modalidade são: a) Frequência Respiratória (FR); b) Fração Inspirada de Oxigênio (FiO₂); c) Fluxo (LIMITE); d) Volume Corrente (Vt-Vc) (CICLAGEM); f) Pressão Positiva ao Final da Expiração (PEEP); g) Sensibilidade (ou Trigger).

Principal vantagem: garante o volume corrente adequado às necessidades do paciente.

Principal desvantagem: maior risco de barotrauma (o ventilador irá gerar a pressão necessária para garantir o volume ajustado, independente se esta pressão será nociva às vias aéreas ou não).

Conclusão

Este artigo é uma ferramenta importante para nortear a prática profissional dos fisioterapeutas em unidades de terapia intensiva, cujo conteúdo fez referência principalmente às correções de desequilíbrio ácido-básico, alterações de oxigenação e parâmetros ventilatórios dos modos controlados a pressão e a volume.

A ventilação mecânica é vasta e deve ser estudada com frequência, pois a todo momento surgem novas tecnologias que fornecem novas modalidades ventilatórias, novos parâmetros e novos índices.

 

Referências

1. Diretrizes Brasileiras de Ventilação Mecânica (2013).

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6. Isola AM, Rodrigues RG. Ventilação Mecânica Basica e Modos Convencionais de Ventilação Mecânica. In: Tratado de Medicina Intensiva. Senra, D. Ed Atheneu 2013.

7. Santanilla JI, Daniel B, Yeow ME. Mechanical ventilation. Emerg Med Clin North Am. 2008 26(3):849-62 8. Amato MBP, Barbas CSV, Medeiros DM, Magaldi RB, Schettino GPP, Lorenzi-Filho G, Kairalla RA, Deheinzelin D, Munoz C, Oliveira R, Takagaki TY, Carvalho CRR. Effect Of A Protective Ventilation Strategy On Mortality In The Acute Respiratory Distress Syndrome. N Engl J Med 1998; 338:347-54.