Interacción pulmon corazón durante la Ventilación Mecánica

Fernando Suarez Sipmann Dept. Surgical Sciences Hedenstierna Laboratoriet University of Uppsala

Interacción pulmón-corazón durante la VM

Efectos hemodinámicos de los cambios cíclicos de presión y volumen intra-torácicos durante la ventilación mecánica

• ↓ Precarga de VD y VI • ↑ Postcarga VD • ↓ Postcarga VI • No afecta a la contractilidad

ARTERIAL CAPILAR/ALVEOLAR VENOUS

RV

LA

"Upstream”

"Intermediate”

”Downstream”

Circulación Pulmonar

RV PUMP

LV

RV PUMP

ARTERIAL CAPILAR/ALVEOLAR VENOUS

RV

LA

"Upstream” "Intermediate”

”Downstream”

Pulmonary circulation

RV PUMP

LV

LV PUMP

• Cámara de baja presión • Tolera bien cambios en la precarga pero es

extremadamente sensible a cambios en la postcarga. • Morfologia Compleja: seno y cono • Patrón contráctil asincrónico, secuencial y

peristáltico del seno hacia el cono. • Fase sistólica prolongada regulada por las

condiciones de la circulación pulmonar.

Características fisiológicas del VD

50

60

70

80

90

100

110

100 0 110 120 130 140 10 20 30 P vessel (mmHg)

Stro

ke V

olum

e (%

of c

ontro

rl va

lue)

Tolerancia al incremento de postcarga: VD vs VI

MacNee et al Am J Respir Crit Care Med. 1994;150: 833– 852.

VI VD

Configuración en serie y en paralelo 20 al 40% de P sistólica y eyección VD resulta de la contribución contráctil del VI ↑ RVEDA causa una ↓ LVEDA

Interdependencia Ventricular

Características del bucle PV: VI vs VD

VI VD

Redington et al. Br Heart J, 1988;59:23-30

RV dysfunction in ARF

Cong.Hepatopathy Peripheral Edema Prot. Losing Enterop.

Diastolic dysfunction

Ventricular Interdependence

Low CO Hypotension

Tric. Reg

R-L shunt PFO

Circulatory Failure Myocardial

Ischemia Hypoxemia

LV Systolic Diastolic

Dysfunction

Congestive Component

Arrhythmia

Systolic dysfunction

RV Dysfunction

Increased Wall tension/stress

PA Hypertension Hypoxemia (HPV) Hypercapnia PPVentilation FRC – Lung Collapse Lung inflamation..

RV Pressure overload Vascular Impedance

Hipertensión Pulmonar en SDRA PA

Pm

Squara P, et al. Intensive Care Med (1998) 24:1018-1028

Cor Pulmonale agudo en el SDRA

RVEDA / LVEDA > 0.6

Prevalencia 25%

Vieillard-Baron V et al Crit Care Med 2001

RV dysfunction in ARF

Cong.Hepatopathy Peripheral Edema Prot. Losing Enterop.

Diastolic dysfunction

Ventricular Interdependence

Low CO Hypotension

Tric. Reg

R-L shunt PFO

Circulatory Failure Myocardial

Ischemia Hypoxemia

LV Systolic Diastolic

Dysfunction

Congestive Component

Arrhythmia

Systolic dysfunction

RV Dysfunction

Increased Wall tension/stress

RV Pressure overload Vascular Impedance

Normal HTP “Izquierdización” del VD con aumento

de la postcarga

Normal vs

Hipertensión Pulmonar

Normal HTP

Huez et al Circulation 2007;115;e308-e309

PAPs 80 mmHg ≈ PAPm 45 mmHg

VCI 2,7 cm (exp)

TTPG 69 mmHg

Mid-Systolic deceleration

Decresed ejection wave Large positive wave during Isovolumic relaxaon after Pulm valv. closure

High Altitude Induced RV Failure

Sea level

3700 m

Aumento de la tensión parietal

Boogard et al CHEST 2009; 135:794–804

RV dysfunction in ARF

Cong.Hepatopathy Peripheral Edema Prot. Losing Enterop.

Diastolic dysfunction

Ventricular Interdependence

Low CO Hypotension

Tric. Reg

R-L shunt PFO

Circulatory Failure Myocardial

Ischemia Hypoxemia

LV Systolic Diastolic

Dysfunction

Congestive Component

Arrhythmia

Systolic dysfunction

RV Dysfunction

Increased Wall tension/stress

RV Pressure overload Vascular Impedance

FOP con Shunt D-I moderado-severo en 19,2% de pacientes SDRA Respuesta pobre a la oxigenación con PEEP Mayor requerimiento de medidas adyuvantes Estancia en UCI más prolongada

FOP y respuesta a la PEEP

Dessap et al. Crit Care Med 2010; 38:1786 –1792

85 Pacientes SIN FOP

PEEP 9±3 14±2 cmH2O

Aparición de FOP en 9%

31 Pacientes CON FOP

PEEP 11±5 3±2 cmH2O

Abolición de FOP en 13%

No respondedores

FOP 52%

vs P= 0,049

No FOP 20%

Predicción de FOP

VPP 80% VPN 57%

Diagnóstico

Soliman et al. Eur J Echocardiogr. 2007 Jun;8(3):S2-12

FOP: diagnóstico

TEE con contraste (microburbujas)

RA

LA

Michard et al. Crit Care Med. 2004 Jan;32(1):308-9

Diagnóstico

Michard et al. Crit Care Med. 2004 Jan;32(1):308-9

Early TD Curve

FOP diagnóstico: Termodilución Transpulmonar

LA AI

VI

RA AD

RV VD

Marcador: Suero Salino Frío

(8ºC)

Detección Arteria Femoral

Circulación Pulmonar

ARTERIAL CAPILAR/ALVEOLAR VENOUS

RV

LA

"Upstream” "Intermediate”

”Downstream”

Circulación Pulmonar

RV PUMP

LV

LV PUMP

RV dysfunction in ARF

Cong.Hepatopathy Peripheral Edema Prot. Losing Enterop.

Diastolic dysfunction

Ventricular Interdependence

Low CO Hypotension

Tric. Reg

R-L shunt PFO

Circulatory Failure Myocardial

Ischemia Hypoxemia

LV Systolic Diastolic

Dysfunction

Congestive Component

Arrhythmia

Systolic dysfunction

RV Dysfunction

Increased Wall tension/stress

RV Pressure overload Vascular Impedance

1. RVP 2. Reclutamiento capilar pulmonar 3. Acoplamiento Ventriculo-vascular

Impedancia es una medida de la oposición que ejerce la Circulación pulmonar a la eyección del VD y al flujo pulsátil.

Impedancia vascular pulmonar

PULM

ON

ARY

VASC

ULA

R RE

SIST

ANCE

Volumen Pulmonar y RVP

HYPOXIC PULMONARY

VASCONSTRICTION

RESIDUAL VOLUME

FUNCTIONAL RESIDUAL CAPACITY

TOTAL LUNG CAPACITY

EXTRA–ALVEOLAR VESSELS

TOTAL PVR

ALVEOLAR COMPRESISION

Overdistension Target Zone Collapse

Cdy

n (m

L/cm

H2 O

)

0

5

10

15

20

25

30

35

VILI model

High Low PEEP (cmH2O)

20 18 16 14 12 10 8 6 4 RM 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

PAP m

mH

g)

Condición pulmonar y PAP

• Existe una reserva capilar reclutable en ciertas condiciones • Finalidad: Mejorar el intercambio gaseoso y ↓ la

impedancia VD • El flujo pulsátil es esencial para que se produzca

Reclutamiento Capilar

Flujo 284 mL/min Flujo 694 mL/min Jaryszak E et al.J Appl Physiol 2000 89:1233-1238

Pulsatilidad de la circulación

Sistemica Pulmonar

Relación entre la onda de presión de pulso y el flujo determinado por fenómenos de reflexión de onda

Energia Mecánica Generada

por la contracción Ventricular

Energía Cinética: Curva de flujo que mueve la sangre anterógradamente

Energía de deformación: Onda que viaja a mayor velocidad

Acoplamiento Ventriculo-Arterial

1. El efecto Windkessel 2. Reflexión de onda

O‘Rourke M, AJH 2002; 15:426–444

Modelos del sistema arterial

Rigidez arterial y edad

Anciano

Joven

O‘Rourke M, AJH 2002; 15:426–444

Efficiencia de un sistema arterial

Sistema arterial eficiente Sistema arterial inefeciente

Circulación Pulmonar vs Sistémica

Circulación Pulmonar • Baja presión (1/6 ) • Baja resistencia • Disposición en serie y en paralelo • Alto grado de reclutamiento capilar • Fenómenos de reflexión

menos importantes

Circulación Sistémica • Alta presión • Alta resistencia • Disposición en paralelo • Menor reclutamiento capilar • Fenómenos de reflexión más

importantes

Importancia para el fenómeno de acoplamiento V-A

Ondas de Presión y flujo: Pulmonar vs Sistémico

Van den Bos et al. Circ Res 51: 479-485, 1982

Van den Bos et al. Circ Res 1982;51:479-485

Pressure

Flow

Cambios morfológicos y reflexión

Van den Bos et al. Circ Res 51: 479-485, 1982

Cambios morfológicos en función de la reflexión

Lung Collapse

NIH Ventilation

Recruited Lung

PA waveform morpholgy

El aumento en los fenómenos de reflexión de onda hacen el acoplameinto V-A menos eficiente

La reflexión de onda afecta de modo importante la eyección VD tanto más cuanto más precozmente incida sobre la fase eyectiva

La tolerancia del VD a la hipertensión pulmonar puede ser muy diferente dependiendo del origen de la misma

Reflexión de onda y acoplamiento V-A

Pre

ssur

e (m

mH

g)

Systolic Time

Heart Period

Time

250 ms

Augmentation Index: ΔP/PAPP

PAP Waveform Analysis

Castellain V et al J. Am. Coll. Cardiol. 2001;37;1085-1092

PAP

P

Ti

ΔP

Pi

SPAP

DPAP

Castellain V et al J. Am. Coll. Cardiol. 2001;37;1085-1092

AI = ΔP/PAPP

Analisis de la onda PAP: Embolismo crónico vs Hipertensión Pulmonar

ARTERIAL CAPILAR/ALVEOLAR VENOUS

RV

LA

"Upstream” "Intermediate”

”Downstream”

Pulmonary circulation

RV PUMP

LV

LV PUMP

Variaciones respiratorias en la onda de pulso arterial

Aumento de la PA durante la inspiración…

Aumento de la Presión Intratorácica

Aumento del llenado del VI ↑ Drenaje venoso pulmonar

↑ Drenaje de la AI al VI

↑ Gasto VD durante la fase espiratoria (tiempo de tránsito pulmonar)

Mejora de la función VI ↓Volumen telediastólico VD afecta menos al llenado VI (interdependencia)

Descenso de la Postcarga VI ↓Presión transmural VI (PTM = PVI – PIT)

T = 7.5 sec

PPmean

PPmin

PPmax

Pulse Pressure Variation

PPmax – PPmin PPV =

PPmean

PPV for fluid Responsiveness in Sepsis

Michard F et al . Am J Respir Crit Care Med 2000;162:134 - 138

VT = 8 – 10 mL/kg PEEP = 7 ± 4 cmH2O

PPV ≥13%

Interacción pulmon corazón durante la Ventilación Mecánica

Fernando Suarez Sipmann Dept. Surgical Sciences Hedenstierna Laboratoriet University of Uppsala