Insuficienta respiratorie

Insuficienta respiratorie reprezinta schimbul inadecvat de gaze de catre sistemul respirator, consecinta fiind imposibilitatea mentinerii la valori normale a nivelelor arteriale ale oxigenului si dioxidului de carbon. Scaderea oxigenarii singelui este cunoscuta drept hipoxemie, iar cresterea nivelului dioxidului de carbon este denumita hipercapnie, valorile normale de referinta fiind pentru PaO2 peste 80 mmHg si pentru PaCO2 (presiunea partiala) sub 45 mmHg. Insuficienta respiratorie este impartita in doua tipuri, in functie de absenta sau prezenta hipercapniei.

Insuficienta respiratorie hipoxemica (tipul I) este caracterizata de PaO2 sub 60 mmHg cu PaCO2 normala sau scazuta. Aceasta este cea mai comuna forma a insuficientei respiratorii, putind fi asociata cu aproape toate bolile pulmonare, care implica in general umplerea cu fluid si colapsul unitatilor alveolare. Unele exemple de insuficienta respiratorie de tip I cuprind edemul pulmonar cardiogenic sau noncardiogenic, pneumonia si hemoragia pulmonara.

Insuficienta respiratorie hipercapnica (tipul II) este caracterizata de PaCO2 peste 50 mmHg. Hipoxemia este frecventa la pacientii cu insuficienta respiratorie hipercapnica care respira un aer putin oxigenat, din incaperi neaerisite. PH-ul depinde de nivelul de bicarbonat, care in schimb este dependent de durata hipercapniei. Etiologiile frecvente cuprind supradozarea medicamentelor, bolile neuromusculare, anomaliile peretelui toracic si tulburarile severe ale cailor aeriene (astm si BPOC).

Insuficienta respiratorie mai poate fi clasificata drept acuta sau cronica. Desi forma acuta este caracterizata de modificari periculoase pentru viata, pentru gazele din singele arterial si echilibrul acido-bazic, manifestarile insuficientei respiratorii cronice sunt mai putin dramatice, chiar inaparente.

Insuficienta respiratorie hipercapnica acuta se dezvolta in minute sau ore; astfel Ph-ul este sub 7,3. Forma cronica se dezvolta in citeva zile sau mai mult, permitand organismului sa compenseze renal si sa creasca concentratia de bicarbonat. Astfel, pH-ul este doar putin scazut.

Diferenta dintre insuficienta respiratorie hipoxemica acuta si cronica nu poate fi facuta doar pe baza gazelor arteriale. Markerii clinici ai hipoxemiei cronice sunt policitemia sau cordul pulmonar, sugerind o conditie de lunga durata. Gazele arteriale trebuie evaluate la toti pacientii care sunt grav bolnavi sau la care se suspecteaza insuficienta respiratorie. Radiografia toracica este esentiala. Echografia nu este de rutina, dar poate fi uneori utila. Testele functiilor pulmonare pot fi de ajutor. EKC-ul trebuie efectuat pentru a evalua posibilitatea unei cauze cardiovasculare; putind detecta aritmiile determinate de hipoxemia sau acidoza severa. Cateterizarea cordului drept este o manevra controversata.

Hipoxemia este principala amenintare imediata asupra functiei organelor. Dupa corectarea hipoxemiei pacientului si stabilizarea statusului ventilator si hemodinamic, salvarea pacientului presupune identificarea si corectarea procesului patologic care a condus la insuficienta in primul rind. Tratamentul specific depinde de etiologia insuficientei respiratorii.

Patofiziologie

Insuficienta respiratorie se poate dezvolta din anomaliile oricarora dintre componentele sistemului respirator, incluzind caile respiratorii, alveolele, sistemul central nervos, sistemul nervos periferic, muschii respiratorii si peretele toracic. Pacientii care dezvolta hipoperfuzie secundara socului cardiogenic, septic, hipovolemic prezinta frecvent si insuficienta respiratorie. Capacitatea ventilatorie este ventilatia maximala spontana care poate fi mentinuta fara dezvoltarea fatigabilitatii muschilor respiratori. In mod normal, capacitatea ventilatorie depaseste cererea ventilatorie. Insuficienta respiratorie poate aparea fie din reducerea capacitatii ventilatorii, fie prin cresterea cererii ventilatorii. Capacitatea ventilatorie poate fi scazuta de un proces patologic implicind orice componenta functionala a sistemului respirator. Cererea ventilatorie este augmentata de o crestere a ventilatiei pe minut si o crestere a mecanicii musculare.

Fiziologia respiratiei

Actul respiratiei presupune 3 procese:

• transferul oxigenului prin alveole
• transportul oxigenului la tesuturi
• inlaturarea dioxidului de carbon din singe in alveole si apoi in mediul inconjurator.

Insuficienta respiratorie poate aparea in cadrul malfunctiei oricarora din aceste procese.

Schimbul de gaze

Respiratia apare prima data in unitatile alveolo-capilare ale plaminilor, unde are loc schimbarea oxigenului si a dioxidului de carbon intre gazul alveolar si singe. Dupa difuzia in singe, moleculele de oxigen se leaga de hemoglobina. Cantitatea de oxigen combinata cu hemoglobina depinde de nivelul sangvin al PaO2. Dioxidul de carbon este transportat in trei forme principale: solutie simpla, bicarbonat si combinat cu proteina hemoglobinei.

In timpul schimbului ideal de gaze, fluxul de singe si ventilatia se potrivesc perfect una cu alta, rezultind o tensiune alveolara-arteriala a oxigenului (PO2) perfecta. Totusi, chiar si in plaminii normali, nu toate alveolele sunt ventilate si perfuzate perfect. Pentru o anumita perfuzie, unele alveole sunt neventilate, in timp ce altele sunt supraventilate. Similar, pentru o ventilatie alveolara cunoscuta, unele unitati sunt subperfuzate, in timp ce altele sunt supraperfuzate.

Astfel, eficacitatea plaminilor poate fi evaluata masurind gradientul alveolo-capilar PO2. Chiar si plaminii normali au un grad de nepotrivire intre ventilatie si perfuzie si un procent mic de sunt dreapta-stinga. Totusi, o crestere a PO2 peste 15-20 mmHg indica o boala pulmonara drept cauza a hipoxemiei.

Insuficienta respiratorie hipoxemica

Mecanismele patofiziologice care determina hipoxemia intr-o mare parte dintre boli sunt nepotrivirea perfuzie/ventilatie si sunturile. Aceste doua mecanisme conduc la cresterea gradientului PO2, care in mod normal este sub 15 mmHg. Acestea pot fi diferentiate prin evaluarea raspunsului la suplimentarea la oxigen sau calcularea fractiei suntului dupa inhalarea 100% de oxigen. La majoritatea pacientilor cu insuficienta respiratorie hipoxemica, aceste doua mecanisme coexista.

Nepotrivirea perfuzie/ventilatie

Este cea mai comuna cauza a hipoxemiei. Unitatile alveolare pot varia de la un raport V/P mic la unul mare in prezenta unei boli. Unitatile care au raportul mic contribuie la hipoxemie si hipercapnie, in timp ce unitatile cu raport mare nu ventilatileaza si nici nu afecteaza schimbul de gaz, decit daca nu sunt foarte severe.

Suntul

Suntul este definit ca persistenta unei hipoxemii in ciuda inhalarii 100% O2. Singele dezoxigenat (venos amestecat) trece prin alveolele ventilate si se amesteca cu cel oxigenat din alveolele ventilate, ducind la o reducere a continutului de singe arterial. Sunturile anatomice exista in plaminii normali datorita circulatiilor bronsica si thebesiana, care numara 2-3% din sunturi. Un sunt dreapta/stinga normal poate apare printr-un defect septal arterial, ventricular, duct arterial patent sau malformatie arteriovenoasa a plaminului. Suntul patologic apare in pneumonie, atelectazii si edem pulmonar sever cardiac sau noncardiac.

Insuficienta respiratorie hipercapnica

La o rata constanta a producerii de dioxid de carbon, PaCO2 este determinata de nivelul de ventilatie alveolara. Hiperventilatia este o cauza neobisnuita de insuficienta respiratorie si apare in cazul depresiei creierului prin medicatie sau boli neuromusculare care afecteaza musculatura respiratorie. Hipoventilatia este caracterizata de hipercapnie si hipoxemie. Hipoventilatia poate fi diferentiata de alte cauze de hipoxemie prin prezenta unei PO2 normale.

Cauze si factori de risc

Cauzele induficientei respiratorii pot fi grupate in functie de anomalia principala si de componentele individuale ale sistemului respirator. O varietate de conditii farmacologice, structurale si metabolice ale creierului si nervului sunt caracterizate de depresia respiratiei, putind conduce la hipoventilatie si hipercapnie acuta sau cronica. Exemplele cuprind anomaliile vasculare, tumorile creierului si supradozele de narcotice sau sedative, alaturi de conditiile metabolice cum este mixedemul sau alcaloza metabolica cronica.

Obstructia cailor respiratorii este o cauza comuna a hipercapniei acute sau cronice. Exemplele cuprind epiglotita si tumorile traheale, BPOC, astmul si fibroza cistica. Conditiile alveolare sunt caracterizate prin umplere alveolara difuza cu insuficienta respiratorie hipoxemica. Exemplele frecvente cuprind: edemul pulmonar cardiogenic si noncardiogenic, pneumonia de aspiratie sau hemoragia pulmonara extinsa. Aceste conditii sunt asociate cu suntul intrapulmonar.

Cauzele frecvente de insuficienta respiratorie hipoxemica

• BPOC, pneumonia, edemul pulmonar, fibroza pulmonara, astmul
• pneumotoraxul, embolismul pulmonar, hipertensiune arteriala pulmonara
• pneumocnioza, granulomatoza pulmonara, bolile congenitale cianogene cardiace
• bronsiectaziile, sindromul detresei acute respiratorii
• cifoscolioza, obezitatea.

Cauzele frecvente ale insuficientei respiratorii hipercapnice

• BPOC, astmul sever, supradoza medicamentoasa, otravirea
• miastenia gravis, polineuropatia, poliomielita, porfiria
• leziunile capului si maduvei cervicale, edemul pulmonar
• sindromul obezitate - hipoventilatie, mixedemul.

Semne si simptome

Diagnosticul insuficientei respiratorii acute sau cronice incepe cu suspiciunea clinica a acesteia. Confirmarea diagnosticului se bazeaza pe analiza gazelor arteriale. Evaluarea unei cauze trebuie initiata timpuriu, in prezenta unui tratament simultan al insuficientei acute. Cauza este frecvent evidenta dupa un istoric medical atent si o examinare fizica.

Edemul pulmonar cardiogenic se dezvolta de obicei in cadrul unui istoric de disfunctie ventriculara stinga sau boala valvulara cardiaca. Istoricul de boala cardiaca, simptomele recente de angina pectorala, dispnee paroxistica nocturna si ortopnee sugereaza edem pulmonar cardiogenic. Edemul noncardiogenic apare in timpul sepsisului acut, traumelor, aspiratiei, pneumoniei, pancreatitei, toxicitatii medicamentoase si a transfuziilor multiple.

Examenul fizic

Semnele si simptomele insuficientei respiratorii acute reflecta etiologia si hipoxemia sau hipercapnia asociate. Semnele pulmonare localizate reflecta cauza acuta a hipoxemiei (pneumonia, edemul pulmonar, astmul sau BPOC), putind fi evidente. La pacientii cu detresa respiratorie manifestarile pot sa nu aiba legatura cu toracele, cum este durerea abdominala sau fractura oaselor lungi. Manifestarile neurologice cuprind nelinistea, anxietatea, confuzia, convulsiile sau coma.

Poate fi observat asterixul in hipercapnia severa. Tahicardia si o varietate de aritmii pot aparea in acidoza si hipoxemie. Cianoza indica hipoxemia. Cianoza vizibila este tipic prezenta cind concentratia hemoglobinei dezoxigenate in capilare sau tesuturi este sub 5g/dl.

Dispneea, o senzatie inconfortabila a respiratiei, acompaniaza frecvent insuficienta respiratorie. Efortul respirator excesiv, receptorii vagali si stimuli chimici (hipoxemia si/sau hipercapnia) pot contribui toti la senzatia de lipsa de aer.

Confuzia si somnolenta pot aparea ambele in insuficienta respiratorie. Miocloniile si convulsiile pot apare in hipoxemia severa. Policitemia este o complicatie a hipoxemiei de durata.

Hipertensiunea pulmonara este frecvent prezenta in insuficienta respiratorie cronica. Hipoxemia alveolara potentiate de hipercapnie determina constrictia arteriolelor pulmonare. Daca este cronica, aceasta este acompaniata de hipertrofie si hiperplazia muschilor netezi afectati si ingustarea patului arterial pulmonar. Rezistenta vasculara pulmonara mare creste incarcarea ventriculului drept, care poate induce insuficienta ventriculara. Aceasta determina marirea ficatului si edem periferic. Intreaga secventa este cunoscuta drept cord pulmonar.

Complicatii

Complicatiile insuficientei respiratorii acute pot fi pulmonare, cardiovasculare, gastrointestinale, infectioase, renale sau nutritionale.

Complicatii pulmonare

Acestea cuprind embolismul pulmonar, barotrauma, fibroza pulmonara si complicatiile secundare folosirii dispozitivelor mecanice. Pacientii sunt predispusi la dezvoltarea pneumoniei nosocomiale. Evaluarea periodica implica efectuarea de radiografii toracice regulate. Fibroza pulmonara poate urma leziunilor acute ale plaminilor asociate cu detresa. Concentratiile mari de oxigen si folosirea unor volume mari ale gazului pot agrava leziunile pulmonare.

Complicatii cardiovasculare

Acestea cuprind hipotensiunea, debitul cardiac redus, aritmiile, pericardita si infarctul miocardic acut. Aceste complicatii pot fi legate de etiologie, ventilatia mecanica sau de folosirea cateterelor arteriale pulmonare.

Complicatii gastro-intestinale

Principalele complicatii digestive asociate cu insuficienta respiratorie sunt hemoragia, distensia gastrica, ileusul, diareea si pneumoperitoneul. Ulceratiile de stres sunt comune la acesti pacienti, dar incidenta lor poate fi redusa de folosirea agentilor antisecretori sau a protectorilor mucoasei.

Infectii nosocomiale

Pneumonia, infectiile urinare si sepsisul asociat cateterului sunt complicatii frecvente ale insuficientei respiratorii acute. Acestea apar mai ales la folosirea dispozitivelor mecanice.

Complicatii renale

Insuficienta renala acuta si anomaliile electrolitilor sau ale homeostaziei acido-bazice sunt frecvente la pacientii critici. Dezvoltarea insuficientei renale acute la pacientul cu insuficienta respiratorie acuta are un prognostic grav si o mortalitate mare. Cele mai comune mecanisme ale insuficientei renale in acest caz sunt hipoperfuzia renala si folosirea drogurilor nefrotoxice.

Complicatii nutritionale

Cuprind malnutritia si efectele sale asupra performantelor respiratorii si complicatiile legate de administrarea nutritiei enterale sau parenterale. Complicatiile asociate cu tuburile nasogastrice, cum este distensia abdominala si diareea, pot apare. Cele asociate nutritiei parenterale pot fi mecanice (dupa inserarea cateterului), infectioase sau metabolice (hipoglicemie, dezechilibru electrolitic).

Diagnostic

Insuficienta respiratorie este o conditie frecventa si amenintatoare de viata care necesita diagnostic prompt si evaluare si tratament adecvate. Esecul detectarii unei anomalii evidente pe radiografia toracica la pacientul hipoxemic sugereaza posibilitatea unui sunt dreapta/stinga. Marea majoritate a pacientilor cu insuficienta acuta datorata edemului pulmonar cardiogenic raspund la masurile de reducere a pre-sarcinii si post-sarcinii. Cei cu detresa respiratorie acuta necesita intubare deoarece durata insuficientei este lunga. Insuficienta respiratorie hipercapnica apare secundar unor varietati de cauze, incluzind oboseala muschilor respiratori, functia alterata neuromusculara si depresia respiratorie de cauza neurologica.

Studii de laborator

Dupa suspectarea clinica a insuficientei respiratorii, trebuie efectuata analiza gazelor respiratorii pentru confirmarea diagnosticului si diferentierea formelor acuta si cronica. O hemoleucograma completa poate indica anemia, care contribuie la hipoxia tisulara, in timp ce policitemia poate indica hipoxemie cronica.

Biochimia poate ajuta in evaluarea si terapia pacientului in insuficienta respiratorie. Anomaliile functiei renale sau hepatice pot aduce indicii ale etiologiei si alerta medicul asupra instalarii complicatiilor. Anomaliile electrolitilor cum este potasiul, magneziul si fosfatul pot agrava insuficienta respiratorie si functia altor organe.

Masurarea fractiilor creatin kinazei serice si a troponinei I exclude infarctul miocardic recent la un pacienti cu insuficienta respiratorie. Un nivel ridicat cu o troponina I normala indica miozita, care ocazional poate determina insuficienta respiratorie.

In hipercapnia cronica, nivelul seric al TSH-ului trebuie masurat pentru a evalua posibilitatea hipertiroidismului, o cauza reversibila a insuficientei respiratorii.

Studii imagistice

Radiografia toracica
Este esentiala in evaluarea insuficientei respiratorii, deoarece arata frecvent cauza. Totusi, diferentierea intre edemul cardiogenic si noncardiogenic pulmonar este dificila. Un cord marit de volum, redistributia vasculara, opacitatile peribronsice, pleureziile, liniile septale si infiltratul perihilar in aripi de future sugereaza edemul hidrostatic. Absenta acestor semne sugereaza detresa respiratorie acuta.

Echocardiografia
Nu trebuie efectuata de rutina tuturor pacientilor. Totusi, este utila cind o cauza cardiaca a insuficientei respiratorii este suspectata. Descoperirea dilatarii ventriculului sting, a diskineziilor peretelui cardiac sau a regurgitatiei mitrale severe sustine diagnosticul de edem pulmonar cardiogenic. Un cord de dimensiune normala si functie sistolica si diastolica normale la un pacient cu edem pulmonar va sugera detresa respiratorie.

Testarea functiilor pulmonare

Pacientii cu insuficienta respiratorie acuta nu pot efectua aceste teste, totusi, ele sunt utile in evaluarea insuficientei respiratorii cronice. Valorile normale ale volumului expirator fortat pe secunda si ale capacitatii vitale fortate sugereaza o anomalie in controlul respirator. O scadere a indicelui Tiffneau indica o obstructie respiratorie, iar scaderea ambelor volume si mentinerea indicelui Tiffeneau sugereaza boala pulmonara restrictiva.

Cateterizarea cordului drept

Cunoscuta si drept denumirea de cateterizarea arterei pulmonare sau Swan-Ganz, aceasta ramine o manevra controversata in terapia pacientilor critici. Monitorizarea invaziva nu este probabil necesara de rutina la pacientii cu hipoxmie acuta, dar cind functia cardiaca, volumele resuscitate si aportul de oxigen sistemic ramin incerte, cateterizarea trebuie considerata.

Masurarea presiunii maximale capilare pulmonare este de ajutor in diferentierea edemului cardiogenic de cel noncardiogenic.

Tratament

Riscurile oxigenoterapiei sunt toxicitatea oxigenului si narcoza CO2. Toxicitatea O2 pulmonara apare rar cind concentratia fractionala a oxigenului in gazul inspirat este mai mica de 0,6. Narcoza CO2 apare ocazional la unii pacienti cu hiprcapnie. PaCO2 creste rapid in acidoza respiratorie severa, somnolenta si coma. Mecanismul este inversarea vasoconstrictiei pulmonare si cresterea ventilatiei spatiului mort. In general pacientilor li se recomanda repaus la pat.

Corectarea hipoxemiei

Primul obiectiv in controlul insuficientei respiratorii este prevenirea hipoxiei tisulare. Hipercapnia fara hipoxemie este bine tolerata in general, fara a fi o amenintare pentru functia organelor doar daca nu este asociata cu acidoza. Un pacient cu insuficienta respiratorie acuta trebuie internat in sectia de terapie intensiva. Cei cu forma cronica pot fi tratati la domiciliu prin folosirea dispozitivelor de administrare a oxigenului si/sau asistenta ventilatorie alaturi de tratarea etiologiei.

Oxigenarea prin membrana extracorporeala poate fi mai eficienta decit terapia conventionala pentru pacientii cu insuficienta respiratorie severa dar potential reversibila.

Asigurarea unei cai respiratorii patente este vitala la pacientii cu detresa respiratorie. Intubatia endotraheala serveste drept interfata intre pacient si ventilator. Dupa securizarea cailor aeriene, atentia este indreptata spre corectarea hipoxemiei, cea mai periculoasa complicatie. Scopul este asigurarea unei concentratiei adecvate de oxigen la tesuturi, cu o PaO2 de peste 60 mmHg si saturatie a oxigenului arterial peste 90%. Administrarea oxigenului se va face pe canula nazala sau masca.

Tipuri de ventilatie mecanica

Ventilatoarele mecanice au evoluat in timp de la masinile simple de presiune pina la sistemele sofisticate controlate de microprocesoare.

Ventilatia cu presiune pozitiva versus presiune negativa
Pentru ca aerul sa intre in plamini trebuie sa existe un gradient de presiune intre caile aeriene si alveole, fenomen posibil prin cresterea presiunii cailor aeriene (ventilatie cu presiune pozitiva) sau prin scaderea presiunii alveolare (ventilatie cu presiune negativa).

Plaminul de fier era cel mai comun tip de ventilator cu presiune negativa folosit in trecut. Astazi nu mai este adecvat sectiilor de ATI moderne. Ventilatia cu presiune pozitiva poate fi efectuata printr-un tub endotraheal sau o traheostoma sau noninvaziv prin masca nazala sau faciala.

Ventilatia controlata versus cea initiata de catre pacient
Asistenta ventilatorie poate fi controlata sau initiata de pacient. In forma controlata, ventilatorul asigura asistenta independent de eforturile respiratorii spontane ale pacientului. In schimb, in cea initiata de catre pacient, ventilatorul asista ca raspuns la eforturile respiratorii ale pacientului.

Ventilatia presetata pe presiune versus presetata pe volum
In timpul ventilatiei cu presiune pozitiva, presiunea sau volumul gazului pot fi setate ca variabila independenta.

Intubatia endotraheala
Ventilatia mecanica necesita o interfata intre pacient si ventilator. In trecut aceasta era in mod invariabil un tub de traheostoma sau endotraheal, astazi se prefera ventilatia noninvaziva, prin canula nazala sau masca. Ingrijrea unei intubatii presupune plasarea corecta a tubului, mentinerea presiunii corecte, aspiratia secretiilor pentru a mentine caile patente.

Leziunile pulmonare asociate ventilatiei

In trecut barotrauma, incluzind pneumotoraxul, pneumomediastinul si emfizemul subcutanat sau pulmonar interstitial erau complicatiile cunoscute. Astazi se recunoaste ca leziunile pulmonare similare detresei pot fi cauzate de ventilatie. Prin leziunile mecanice parenchimatoase si alterarea permeabilitatii microvasculare.

Prognostic

Mortalitatea asociata cu insuficienta respiratorie variaza in functie de etiologie. Pentru sindromul detresei respiratorii, mortalitatea este 40-45%. Pacientii sub 60 de ani au o rata de supravietuire mai buna fata de cei mai in virsta. Aproximativ doua treimi dintre cei care supravietuiesc unui astfel de episod manifesta o alterare a functiei respiratorii pentru citiva ani dupa recuperare.

Mortalitatea semnificativa apare si la pacientii diagnosticati cu insuficienta respiratorie hipercapnica, deoarece acesti pacienti au o tulburare respiratorie cronica si alte comorbiditati cum sunt bolile cardiopulmonare, renale, hepatice sau neurologice. Acesti pacienti pot asocia si un status nutritional deficitar.

Pentru pacientii cu BPOC si insuficienta respiratorie acuta, mortalitatea a scazut in ultimii ani cu aproximativ 26%. Exacerbarea acuta a BPOC determina o mortalitate de 30%. Rata de mortalitate pentru alte etiologii nu a fost bine documentata.