Comparação entre ventilação controlada a volume e a pressão no tratamento da hipoxemia no período pós-operatório de cirurgia de revascularização do miocárdio

Comparación entre ventilación controlada a volumen y a presión en el tratamiento de la hipoxemia en el período pos-operatorio de cirugía de revascularización del miocardio

Comparison between pressure controlled and controlled mandatory ventilation in the treatment of postoperative hypoxemia after myocardial revascularization

ARTIGO CIENTÍFICO

Comparação entre ventilação controlada a volume e a pressão no tratamento da hipoxemia no período pós-operatório de cirurgia de revascularização do miocárdio ^*

Comparison between pressure controlled and controlled mandatory ventilation in the treatment of postoperative hypoxemia after myocardial revascularization

Comparación entre ventilación controlada a volumen y a presión en el tratamiento de la hipoxemia en el período pos-operatorio de cirugía de revascularización del miocardio

Fábio Bonini Castellana^I; Luiz Marcelo Sá Malbouisson, TSA^II; Maria José Carvalho Carmona, TSA^III; Célia Regina Lopes^IV; José Otávio Costa Auler Júnior, TSA^V

^IGraduado pela Faculdade de Medicina da USP. Bolsista de Iniciação Científica. Processo FAPESP número: 99/11405-2

^IIAssistente da Anestesia e UTI Cirúrgica, Serviço de Anestesiologia, Instituto do Coração, HC FMUSP

^IIISupervisor da Anestesia e UTI Cirúrgica, Serviço de Anestesiologia, Instituto do Coração, HC FMUSP

^IVFisioterapeuta, Serviço de Fisioterapia, Instituto do Coração, HC FMUSP

^VProfessor Titular da Disciplina de Anestesiologia da FMUSP, Diretor do Serviço de Anestesiologia e UTI Cirúrgica, Instituto do Coração, HC FMUSP

^{Endereço para Correspondência}

RESUMO

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: Ventilação controlada à pressão tem sido utilizada como modalidade ventilatória de eleição em pacientes que desenvolvem hipoxemia importante no período pós-operatório de cirurgia de revascularização do miocárdio. Contudo não existem estudos mostrando que a ventilação controlada à pressão é mais efetiva na reversão da hipoxemia pós-operatória que ventilação controlada a volume. O objetivo deste estudo foi comparar os efeitos de ventilação controlada à pressão e ventilação controlada a volume sobre a oxigenação sistêmica em pacientes que desenvolvem hipoxemia caracterizada por uma relação PaO₂/FiO₂ menor que 200 no período pós-operatório imediato de cirurgia cardíaca.

MÉTODO: Sessenta e um pacientes com relação PaO₂/FiO₂ menor que 200 foram alocados em um grupo submetido à ventilação controlada a pressão e outro a volume. O volume corrente, a freqüência respiratória, a relação inspiração/ expiração e a pressão positiva ao final da expiração foram as mesmas no dois grupos. Após a admissão na UTI e após períodos de 1 ou 2 horas de ventilação mecânica, a relação PaO₂/FiO₂ e o shunt pulmonar foram quantificados.

RESULTADOS: Houve um aumento significativo na relação PaO₂/FiO₂ e uma diminuição significativa no shunt pulmonar após 1 ou 2 horas de ventilação mecânica; contudo não foram observadas diferenças entre as modalidades ventilatórias.

CONCLUSÕES: As modalidades ventilatórias controladas a volume e pressão foram igualmente eficientes no tratamento da hipoxemia observada em pacientes no pós-operatório imediato de cirurgia de revascularização do miocárdio, mostrando que o padrão de administração do fluxo inspiratório é pouco relevante para o tratamento da hipoxemia pós-operatória.

Unitermos: CIRURGIA, Cardíaca: revascularização do miocárdio; COMPLICAÇÕES: hipóxia; VENTILAÇÃO: controlada.

SUMMARY

BACKGROUND AND OBJECTIVES: Pressure controlled ventilation (PCV) has been used as the ventilation mode of choice in coronary artery bypass graft surgery patients who develop severe hypoxemia in the immediate postoperative period. However, there are no evidences showing that pressure controlled ventilation is more effective in reversing postoperative hypoxemia than controlled mandatory ventilation (CMV). This study aimed at comparing the effects of both ventilation modes on systemic oxygenation in cardiac surgery patients who develop hypoxemia characterized by PaO₂/FiO₂ ratio lower than 200 in the immediate postoperative period.

METHODS: Participated in this study 61 consecutive patients with PaO₂/FiO₂ ratio lower than 200 who were randomly allocated in two groups according to the ventilatory mode (CMV and PCV). Tidal volume, respiratory rate, inspiration/expiration ratio and positive end-expiratory pressure were kept constant throughout the study in both groups. PaO₂/FiO₂ ratio and pulmonary shunt were obtained 1 or 2 hours after ICU admission.

RESULTS: A significant increase in PaO₂/FiO₂ ratio and a decrease in pulmonary shunt were observed in both groups one or two hours after mechanical ventilation. However, no differences were observed between both ventilatory modes.

CONCLUSIONS: Both ventilatory modes were equally effective in reversing hypoxemia observed in the immediate cardiac surgery postoperative period. Results show that inspiratory flow patterns are not relevant in the treatment of post cardiac surgery hypoxemia.

Key Words: COMPLICATIONS: hypoxemia; SURGERY, Cardiac: coronary artery bypass; VENTILATION: controlled

RESUMEN

JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: Ventilación controlada a presión ha sido utilizada como modalidad ventilatoria de elección en pacientes que desenvuelven hipoxemia importante en el período pos-operatorio de cirugía de revascularización del miocardio. No obstante, no existen estudios mostrando que la ventilación controlada a presión es más efectiva en la reversión de la hipoxemia pos-operatoria que ventilación controlada a volumen. El objetivo de este estudio fue comparar los efectos de ventilación controlada a presión y ventilación controlada a volumen sobre la oxigenación sistémica en pacientes que desenvuelven hipoxemia caracterizada por una relación PaO₂/FiO₂ menor que 200 en un período pos-operatorio inmediato de cirugía cardíaca.

MÉTODO: Sesenta y un pacientes con relación PaO₂/FiO₂ menor que 200 fueron alocados en un grupo sometido a la ventilación controlada a presión y otro a volumen. El volumen corriente, la frecuencia respiratoria, la relación inspiración/expiración y la presión positiva al final de la expiración fueron las mismas en los dos grupos. Después de la admisión en la UTI y después de períodos de 1 ó 2 horas de ventilación mecánica, la relación PaO₂/FiO₂ y el shunt pulmonar fueron cuantificados.

RESULTADOS: Hubo un aumento significativo en la relación PaO₂/FiO₂ y una diminución significativa en el shunt pulmonar después de 1 ó 2 horas de ventilación mecánica; sin embargo no fueron observadas diferencias entre las modalidades ventilatorias.

CONCLUSIONES: Las modalidades ventilatorias controladas a volumen y presión fueron igualmente eficientes en el tratamiento de la hipoxemia observada en pacientes en el pos-operatorio inmediato de cirugía de revascularización del miocardio, mostrando que la forma de administración del flujo inspiratorio es poco relevante para el tratamiento de la hipoxemia pos-operatoria.

INTRODUÇÃO

No período pós-operatório imediato de cirurgia para revascularização do miocárdio com circulação extracorpórea, a hipoxemia importante caracterizada por relação PaO₂/FiO₂ menor que 200 representa uma complicação de morbidade elevada, que necessita manutenção do suporte ventilatório com pressão positiva ao final da expiração (PEEP) em níveis progressivos ¹, por períodos mais prolongados. O aumento do tempo de ventilação mecânica está relacionado com um aumento na incidência de pneumonias associadas à ventilação mecânica ^2,3. Em nossa Unidade de Terapia Intensiva (UTI), ventilação controlada a pressão (VCP) tem sido utilizada como modalidade ventilatória de eleição frente a quadros de importante hipoxemia no período pós-operatório. Isto fundamenta-se em que esta modalidade ventilatória associa-se a uma recuperação precoce das propriedades mecânicas do sistema respiratório em comparação com a ventilação controlada a volume (VCV), durante a síndrome da angústia respiratória aguda (SARA) ⁴ e, conseqüentemente, com a melhora da oxigenação. Outros estudos, porém, não mostraram melhora na oxigenação ou redução no shunt pulmonar verdadeiro na VCP em comparação com a VCV ^5,6.

Durante a fase inspiratória da VCP, o fluxo de gases é livre e diminui de maneira logarítmica quando a pressão das vias aéreas atinge um valor predeterminado durante a insuflação pulmonar. Esta modalidade apresentaria vantagens teóricas como a imitação da pressão de plateau nas vias aéreas levando à menor incidência de barotrauma e, por conseqüência, de lesão pulmonar induzida pela ventilação mecânica no parênquima pulmonar ^7-11 e distribuição mais homogênea do volume corrente, respeitando as complacências regionais.

O objetivo deste estudo é comparar a evolução da oxigenação durante o período pós-operatório imediato em pacientes submetidos à revascularização do miocárdio ventilados nas modalidades VCP ou VCV, com fluxo desacelerado.

MÉTODO

Após aprovação do Conselho de Ética em Pesquisa do Hospital das Clínicas da Universidade de São Paulo, 61 pacientes submetidos à cirurgia de revascularização do miocárdio com circulação extracorpórea foram estudados. Os critérios de inclusão no estudo foram: 1) relação PaO₂/FiO₂ menor que 200, observada na primeira gasometria arterial obtida no momento da admissão do paciente à unidade de terapia intensiva, 2) ausência de doença pulmonar prévia, 3) ausência de importante disfunção miocárdica, e 4) ausência de fístula broncopleural. Os critérios de exclusão foram: 1) choque circulatório pós-operatório com necessidade de noradrenalina ou dobutamina em doses maiores que 10 µg.kg^-1.min^-1, 2) necessidade de suporte circulatório mecânico, e 3) sangramento pós-operatório importante. O consentimento para participação do paciente no estudo foi obtido após a admissão do mesmo à UTI junto ao responsável.

Todos os pacientes foram monitorizados para o procedimento cirúrgico com eletrocardioscopia, cateter arterial radial e pulmonar, oximetria de pulso, temperatura esofageana e capnografia. Midazolam, fentanil, bloqueador neuromuscular não despolarizante e isoflurano em dose adequadas foram utilizados para indução e manutenção da anestesia. A circulação extracorpórea foi realizada em normotermia e com oxigenador de membrana. Durante a circulação extracorpórea foi utilizada infusão de propofol para manutenção da hipnose e amnésia. Dobutamina, dopamina, nitroglicerina ou nitroprussiato de sódio foram utilizados para saída de circulação extracorpórea conforme a necessidade.

Após a admissão à UTI, uma gasometria arterial foi colhida em cada paciente. Aqueles com relação PaO₂/FiO₂ menor que 200 foram alocados aleatoriamente em dois grupos. Um grupo foi ventilado com volume corrente controlado (VCV) com fluxo inspiratório constante e o outro grupo foi ventilado à pressão controlada (PCV), utilizando ventiladores mecânicos. Em ambos os grupos, o volume corrente foi ajustado para 7 ml.kg^-1, a freqüência respiratória foi mantida em 12 ipm e a pressão positiva ao final da expiração foi mantida em 5 cmH₂O. O tempo inspiratório representava 33% do tempo total do ciclo respiratório e a pausa inspiratória foi ajustada em 10% do tempo total. A FiO₂ inicial foi ajustada em 0,6 e alterada de maneira a manter uma saturação de oxigênio à oximetria de pulso maior que 93%. Em cada paciente incluído, uma segunda gasometria foi colhida ao final do tempo de estudo (1 ou 2 horas) e a relação PaO₂/FiO₂ e shunt pulmonar foram avaliados. As gasometrias arteriais foram analisadas através de um hemogasímetro.

Inicialmente, o estudo foi planejado para observar o efeito da ventilação com modalidades ventilatórias controladas a pressão e a volume sobre a relação PaO₂/FiO₂ e shunt pulmonar após uma hora de ventilação mecânica em pacientes que desenvolviam hipoxemia importante no período pós-operatório imediato. Nessa primeira fase, 32 pacientes foram estudados. Em vista dos resultados observados na análise intermediária, uma segunda parte do estudo foi realizada em seguida para observar os efeitos das modalidades ventilatórias sobre a relação PaO₂/FiO₂ e shunt pulmonar após um período de duas horas.

Os resultados do dados demográficos e parâmetros ventilatórios foram comparados entre os grupos ventilados à pressão controlada e volume controlado através de teste T não pareado. Análise de variância de duas vias para medidas repetidas foi utilizada para comparar os valores da relação PaO₂/FiO₂ e shunt pulmonar entre os dois grupos. A modalidade ventilatória foi o fator intergrupo e o tempo de ventilação foi fator intragrupo. Foi considerado estatisticamente significante p < 0,05. Todas as análises estatísticas foram realizadas utilizando-se o programa estatístico Statview 5.0. Os resultados são apresentados com média ± desvio padrão a menos que esteja especificado.

RESULTADOS

Sessenta e um pacientes que evoluíram com relação PaO₂/FiO₂ menor que 200 no período pós-operatório imediato de cirurgia de revascularização do miocárdio foram consecutivamente estudados. Inicialmente 32 pacientes foram estudados. 16 pacientes foram alocados no grupo VCP e 16 no grupo VCV e comparados após um período de ventilação mecânica de uma hora. Contudo, devido aos resultados iniciais pouco significativos, o estudo foi acrescido de uma segunda parte, na qual outros 16 pacientes foram alocados no grupo VCP e 13 no grupo VCV e os efeitos das modalidades ventilatórias sobre a oxigenação foram comparados após um período de 2 horas de ventilação mecânica. Com exceção da idade dos pacientes incluídos na primeira parte do estudo, as características antropométricas e as variáveis ventilatórias, o shunt pulmonar e a relação PaO₂/FiO₂ à admissão não foram estatisticamente diferentes entre os grupos ventilados com VCP e VCV nas duas partes do estudo (Tabela I e Tabela II).

Como mostram as figuras 1a-1b, figuras 2a-2b, houve aumento na relação PaO₂/FiO₂ e uma diminuição no shunt pulmonar que foram estatisticamente significativas, após períodos de uma e duas horas de ventilação mecânica utilizando VCV e VCP. Contudo, estas alterações da relação PaO₂/FiO₂ e do shunt pulmonar comportaram-se da mesma maneira em ambos os grupos.

DISCUSSÃO

Neste estudo, foi observada uma melhora da oxigenação expressa pelo aumento da relação PaO₂/FiO₂ e diminuição do shunt pulmonar após períodos de uma e duas horas em ambas as modalidades ventilatórias utilizadas. Contudo, não foram observadas diferenças significativas na oxigenação entre os grupos ventilados em modalidade controlada a volume e a pressão, quando foram utilizados volume corrente, relação inspiração/expiração, freqüência respiratória e pressão positiva ao final da expiração iguais nos dois grupos.

Hipoxemia é uma complicação freqüentemente observada no período pós-operatório imediato em pacientes submetidos à cirurgia cardíaca com circulação extracorpórea. Num estudo recente realizado em nossa UTI, foi observado que numa série de 61 pacientes consecutivos admitidos à UTI cirúrgica no período pós-operatório imediato de cirurgia cardíaca com circulação extracorpórea, 81% deles apresentavam uma relação PaO₂/FiO₂ menor que 300 à primeira gasometria arterial e 35% apresentaram uma relação PaO₂/FiO₂ menor que 200 ¹². Foi observada ainda neste estudo uma correlação significativa entre o grau de hipoxemia e a duração da ventilação mecânica no período pós-operatório imediato. Como conseqüência, pode-se esperar aumento da morbidade associada à ventilação mecânica. De acordo com esta hipótese, alguns estudos mostram que o aumento do tempo de duração de ventilação mecânica está correlacionado a um aumento da incidência de lesão pulmonar e infecções respiratórias associadas à ventilação mecânica ^2,3, do tempo de permanência do paciente na unidade de terapia intensiva e dos custos hospitalares, conseqüentemente.

A hipoxemia observada após cirurgia cardíaca com circulação extracorpórea é secundária a fatores mecânicos (atelectasia) e inflamatórios (edema pulmonar de alta permeabilidade). A pressão exercida pelas vísceras abdominais sobre o diafragma relaxado na posição supina ¹⁴, a pressão induzida pelo coração sobre o pulmão ¹⁵ e a manipulação cirúrgica contribuem para formação mecânica de atelectasias principalmente nas regiões pulmonares dependentes e caudais ¹⁶. Associam-se aos fatores mecânicos, a alteração do sistema surfactante após a circulação extracorpórea ¹⁷, aumento da permeabilidade vascular secundária à resposta inflamatória sistêmica induzida pela circulação extracorpórea ¹⁸ e lesão de isquemia e reperfusão que contribuem para formação de edema pulmonar. O edema pulmonar irá determinar um aumento da pressão hidrostática exercida pelo próprio parênquima pulmonar sobre as regiões pulmonares dependentes ¹⁹ e diminuição da difusão do oxigênio por edema alveolar. Em última instância, estas regiões de atelectasia e edema pulmonar irão promover a formação de zonas de shunt intrapulmonar levando à hipoxemia ²⁰. Do ponto de vista mecânico do sistema respiratório, observa-se diminuição da complacência estática do sistema respiratório e pulmão e presença de ponto de inflexão inferior em curvas pressão volume do sistema respiratório após circulação extracorpórea ^21,22.

A perda de aeração e o edema se distribuem de maneira heterogênea no parênquima pulmonar, sendo mais importante nas regiões dependentes e próximas do diafragma ^23,24. Isto determina presença de complacências regionais e constantes de tempo diferentes nas diversas regiões pulmonares, com tempo para insuflação alveolar diferentes. Partindo deste pressuposto, a ventilação com pressão controlada, devido ao seu padrão de fluxo característico, seria teoricamente favorável a esta situação, o que permitiria uma insuflação pulmonar mais homogênea e com pressões alveolares mais baixas. Outra vantagem teórica seria a limitação das pressões de vias aéreas ²⁵, diminuindo as lesões pulmonares induzidas pela ventilação mecânica. Devido a isto, a ventilação com pressão controlada tem sido utilizada em nossa UTI como modalidade ventilatória de escolha na presença de importante hipoxemia, seguindo-se à circulação extracorpórea.

Contudo, nenhum estudo foi capaz de demonstrar vantagens claras da VCP em relação à ventilação controlada a volume no contexto de insuficiência respiratória aguda de causas diversas. Este estudo foi planejado para testar o efeito das modalidades de administração do fluxo inspiratório na VCP e VCV sobre as variáveis de oxigenação, sem que houvesse interferências de outras técnicas adjuntas da ventilação mecânica, como pressão positiva ao final da inspiração ou manobras de recrutamento alveolar, quando o volume corrente, relação inspiração/expiração e freqüência respiratória foram fixados em ambos os grupos.

Os resultados do presente estudo mostraram que não existem diferenças no padrão de melhora da oxigenação, quando diferentes modalidades de fluxo inspiratório são aplicadas. Contudo, devido à curta duração da hipoxemia observada no período pós-operatório, não nos foi possível avaliar se existem diferenças entre as modalidades ventilatórias e se são efetivas em recrutar áreas totalmente ou parcialmente colapsadas do pulmão. No entanto, os resultados deste estudo estão de acordo com os resultados observados em outros estudos, comparando VCP e VCV no tratamento de síndrome do desconforto respiratório agudo de diversas etiologias ⁵.

Esta investigação foi inicialmente proposta para verificar os efeitos de duas modalidades ventilatórias sobre a oxigenação durante uma hora no período pós-operatório imediato em pacientes com hipoxemia importante. Como pode ser observado nas figura 1a-1b, apesar da ausência de diferença estatisticamente significativa, houve uma tendência para aumento mais acentuado da relação PaO₂/FiO₂ no grupo ventilado a pressão em relação ao grupo ventilado a volume. Devido a estes resultados iniciais, uma nova série de pacientes consecutivos com hipoxemia ventilados com VCP ou VCV foi observada. Foi decidido por realizar uma nova coleta de dados, observando-se duas horas de ventilação. Este período foi escolhido, pois os pacientes ainda estariam sob assistência ventilatória mecânica e poderiam mostrar curvas de tendência da relação PaO₂/FiO₂ e shunt pulmonar em respostas às modalidades ventilatórias estudadas; isto porque a hipoxemia após cirurgia cardíaca é principalmente secundária à atelectasia e apresenta uma reversão rápida quando comparada à diminuição da oxigenação observada em outras formas de insuficiência respiratória. Períodos de ventilação mais longos implicariam a necessidade de sedação adicional, o que poderia retardar a extubação.

Outro aspecto metodológico a ser considerado neste trabalho é a impossibilidade de realizar estudo encoberto. É impossível prever antes da cirurgia que pacientes irão desenvolver hipoxemia importante no pós-operatório imediato. Isto implica que os pacientes sejam incluídos após a admissão à UTI, e o responsável esteja de acordo com a sua inclusão no estudo.

Em conclusão, este estudo mostrou que as modalidades ventilatórias controladas a volume e pressão são igualmente eficientes no tratamento de hipoxemia observada no período pós-operatório imediato de cirurgia de revascularização do miocárdio, em pacientes sem doenças pulmonares prévias ou complicações hemodinâmicas.

Apresentado em 30 de agosto de 2002

Aceito para publicação em 17 de dezembro de 2002

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2003; 53: 4: 440 - 448

Comparação entre Ventilação Controlada a Volume e a Pressão no Tratamento da Hipoxemia

no Período Pós-Operatório de Cirurgia de Revascularização do Miocárdio

Fábio Bonini Castellana; Luiz Marcelo Sá Malbouisson; Maria José Carvalho Carmona;

Célia Regina Lopes; José Otávio Costa Auler Júnior

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2003; 53: 4: 440 - 448

Comparação entre Ventilação Controlada a Volume e a Pressão no Tratamento da Hipoxemia

no Período Pós-Operatório de Cirurgia de Revascularização do Miocárdio

Fábio Bonini Castellana; Luiz Marcelo Sá Malbouisson; Maria José Carvalho Carmona;

Célia Regina Lopes; José Otávio Costa Auler Júnior

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2003; 53: 4: 440 - 448

Comparação entre Ventilação Controlada a Volume e a Pressão no Tratamento da Hipoxemia

no Período Pós-Operatório de Cirurgia de Revascularização do Miocárdio

Fábio Bonini Castellana; Luiz Marcelo Sá Malbouisson; Maria José Carvalho Carmona;

Célia Regina Lopes; José Otávio Costa Auler Júnior

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2003; 53: 4: 440 - 448

Comparação entre Ventilação Controlada a Volume e a Pressão no Tratamento da Hipoxemia

no Período Pós-Operatório de Cirurgia de Revascularização do Miocárdio

Fábio Bonini Castellana; Luiz Marcelo Sá Malbouisson; Maria José Carvalho Carmona;

Célia Regina Lopes; José Otávio Costa Auler Júnior

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Recebido da Unidade de Terapia Intensiva Cirúrgica do Instituto do Coração do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HC FMUSP), São Paulo, SP

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  13 Out 2003
• Data do Fascículo
  Ago 2003

Histórico

• Aceito
  17 Dez 2002
• Recebido
  30 Ago 2002