DISTRESS RESPIRATORIO - prof Gitto.

Quando parliamo di distress respiratorio del neonato dobbiamo dapprima capire perché il neonato sia più esposto a questo rischio rispetto al soggetto adulto.

Intanto per le aumentate resistenze, perché capite bene già le dimensioni delle vie aeree nel neonato con l’accumulo di secrezioni determini una riduzione dello spazio aereo maggiore rispetto all’adulto, ancora perché i volumi polmonari sono inferiori e lo sforzo messo in atto dall’atto del respiratorio del neonato è certamente maggiore rispetto all’adulto, una maggiore affaticabilità dei muscoli respiratori legata in qualche modo alle maggiori resistenze e ad una diminuzione dell’attività dei muscoli accessori come gli intercostali e una minore curvatura del muscolo diaframmatico che quindi determina una minore escursione intratoracica con un consumo di ossigeno che è di circa il doppio rispetto all’adulto.

Tutto ciò si tradurrà in una maggiore incidenza di distress respiratorio neonatale.

A questo dobbiamo aggiungere come la capacità funzionale residua del neonato, ossia la quantità di aria all’interno degli alveoli, soprattutto durante l’espirazione nel neonato è pari a zero, considerato che il polmone fetale sia pieno di acqua e non di aria, per cui nonostante in ispirazione entri dell’aria, durante l’espirazione il polmone si svuota completamente ( rispetto ad un polmone di un adulto, che anche in espirazione forzata manterrà un minimo di aria endoalveolare che ne impedisca il collabimento ), per cui non vi è una capacità funzionale residua adeguata.

Premesso che da 0 a 30 giorni parliamo di neonato, da 30 giorni a 2 anni parliamo di lattante, dai 2 ai 6 anni parliamo di prima infanzia, dai 6 ai 12 anni di seconda infanzia, e successivamente parliamo di età adolescenziale, vedremo come man mano con l’età si riduce la difficoltà respiratoria che determinava una maggiore incidenza del distress.

Ciò che noi dobbiamo capire è che dobbiamo sempre mantenere i nostri alveoli nella posizione centrale di questa curva pressione\volume. Il nostro polmone non dovrà dunque ne rimanere ipo-espanso, ne iper-espanso. Questo perché questo è essenziale nel mantenimento del rapporto ventilazione – perfusione, che risulta essere il rapporto essenziale affinché avvenga una corretta ossigenazione. Per cui sia che il polmone sia ipo che iper espanso voi troverete un collabimento dei vasi che non garantirà la corretta perfusione.

Questo chiaramente vale sia nel respiro fisiologico, sia per come noi agiremo in terapia intensiva quando ventiliamo meccanicamente questi polmoni, in cui non utilizzando la corretta pressione di ventilazione andremo a ipo o iper espandere gli alveoli ed alterare il rapporto suddetto.

Qui possiamo vedere come noi fino ad un certo punto aumentando la pressione il volume reclutato si manterrà sempre basso, ad un certo punto però con un ulteriore minimo aumento di pressione il volume reclutato aumenterà notevolmente.

Il punto ottimale è quindi quello in cui con una minore pressione abbiamo un maggiore aumento di volume reclutato, perché aumentando ulteriormente la pressione avremo ad un certo punto una diminuzione del volume stesso.

Come mi rendo conto se sto facendo una buona ventilazione ?

Intanto avrò una paO2 compresa compresa fra 70-90 ed una paCO2 fra 35-45. Un ulteriore aiuto viene certamente dall’ RX del torace che mi dà informazione sull’apertura alveolare e sull’iper-espansione polmonare, perché se trovo oltre sette spazi intercostali pervi capisco che sto iper-espandendo e riduco la mia pressione. E poi ovviamente sarà importante la clinica che mi informa circa lo stato perfusionale del bambino, che sarà alterato nel momento in cui l’ossigenazione non è correttamente garantita; clinicamente infatti comparirà la cianosi, e i vari segni clinici di alterata perfusione periferica fra cui una ripercussione cardiaca dovuta alla riduzione dell’ossigenazione ed alle elevate resistenze polmonari e periferiche, con riduzione di gittata ed aumento di frequenza.

Le cause che portano al distress sono variabili, comprendono il prematuro con carenza di surfattante, nel bambino con pneumotorace, nel neonato con la sindrome da aspirazione di meconio.

In quest’ultimo esempio avremo delle zone atelettasiche e con la ventilazione meccanica potremmo causare una iper-espansione delle zone pervie ( la prof stava sviluppando il concetto ma ha risposto ad una chiamata e non ha più ripreso il discorso ).

Queste sono le basi fisiopatologiche del sistema respiratorio neonatale, e possiamo vedere bene come di base la frequenza polmonare sia ridotta, sia perché c’è un minor

quantitativo di surfattante, sia perché abbiamo una ridotta compliance polmonare nel periodo post natale, dovuta ad una sostituzione dei liquidi endopolmonari con l’aria inspirata nei primi periodi di vita. Ancora abbiamo piccoli vasi, poco tessuto adiposo superficiale, c’è una ridotta stabilizzazione faringea, ed in generale una maggiore compliance toracica dovuta alla presenza di più strutture fibrocartilaginee, ma una ridotta compliance polmonare.

Poi ricordiamo pure come abbiamo uno shunt destro-sinistro intrapolmonare e le pervietà intracardiache del neonato ( pervietà del dotto arterioso di botallo, pervietà del forame ovale ), c’è una riduzione del rapporto ventilazione-perfusione con ipossiemia ed ipercapnia tipica del neonato.

Cosa possiamo fare nel neonato prematuro ?

Nel neonato prematuro con distress da carenza di surfattante, che è la causa piu comune di RDS o malattia delle membrane ialine del neonato, sindrome che darà una sintomatologia simile alle altre patologie respiratorie. Noi oggi usiamo una ventilazione non invasiva evitando di intubare il neonato. Questo perché ci si è resi conto che il surfattante lo facevamo a più bambini di quanti ne avessero bisogno, e per somministrare il surfattante è prevista l’intubazione per poter effettuare una somministrazione attraverso un tubo endotracheale. Oggi giorno direttamente dalla sala parto noi invece applichiamo la C-Pap, applichiamo cioè durante tutto il ciclo respiratorio una pressione positiva perché la capacità residua polmonare non raggiunga mai lo zero. Manteniamo anche durante la fase espiratoria una pressione di circa 5-6 cm proprio per evitare questo collabimento alveolare. La ventilazione con C-Pap viene effettuata solamente con due tubicini a livello nasale, questo perché la neonatologia oggigiorno si è spostata sul caring della persona, quindi non solo sulla singola patologia ma della persona in toto. E chiaramente questo perché

meno invasivi siamo nelle procedure terapeutiche meno danno procuriamo al paziente. Appunto per questo oggi giorno quando dobbiamo somministrare il surfattante intubiamo il neonato somministriamo il surfattatne e lo stubiamo per metterlo in ventilazione non invasiva: questa procedura è chiamata INSURE.

L’incidenza del distress respiratorio è inversamente proporzionale all’età gestazionale, al di sotto delle 25 settimane il 90 percento dei neonati ha il distress respiratorio, al di sopra delle 30 settimane il 50 percento invece. E a secondo di quello che l’European Consensus Conference con le sue linee guida del 2015 dice di utilizzare già in sala parto una ventilazione con C-Pap attraverso una mascherina T-Pis che ci consente di mantenere la pressione a 5-6 cm di acqua per tutto il tempo necessario.Inoltre secondo le nuove linee guide clinicamente il neonato non deve più avere un colorito rosso poliglobulico eritrosico, ma oggi come target è stabilito che sia accettabile al 5°\6° minuto una saturazione dell’85 %, mentre in passato se già al 1° minuto non avevamo una saturazione del 100% somministravamo ossigeno. Inoltre si è visto come l’ossigeno non deve più essere somministrato fino al 100% perche dannoso, in quanto causa di produzione di radicali liberi dell’ossigeno; per cui in sala parto utilizziamo un miscelatore, iniziando dapprima con una somministrazione del 30 % di ossigeno , e solo dopo a seconda delle condizioni del paziente aumentiamo la dose somministrata.Chiaramente in sala parto dobbiamo essere ancora dotati di un saturimetro perché dobbiamo immediatamente alla nascita valutare la saturazione, confrontandola ovviamente con i valori target ( che solitamente dovrebbero essere ben attaccati sull’isola neonatale per ricordarli ), sarebbe ottimale avere una curva pressione volume per stabilire le pressioni di ventilazione da adottare, ed infine dovremmo poter valutare la flussimetria cerebrale intesa come saturazione venosa ( a riguardo la prof dice che è un argomento più specialistico e di lasciare perdere per cui non continua il discorso ).

Questo è un apparecchio C-Pap che come vi dicevo ci serve per la stabilizzazione dei prematuri che non necessitano di intubazione, e come vedete abbiamo la possibilità di impostare una pressione di picco e una pressione di fine espirazione, mettiamo la mascherina sul viso del bambino, non esercitiamo un picco ma lo manteniamo sempre aperto, e ci aiuta a migliorare la compliance,ridurre lo shunt funzionale polmonare, migliorare la capacità funzionale residua, mantenere il surfattante ed evitare il collabimento alveolare.

Capite vene come il prematuro nato a 27 settimane da madre preeclamptica, che nasce con cesareo, che nasce con un peso di 900 grammi ed un APGAR di 4.1 ( indice che valuta la frequenza cardiaca, la frequenza respiratoria, il tono muscolare, i riflessi ed il colorito ). Diamo un punteggio grazie all’indice di APGAR che sarà ottimale quando è di 10; noi valutiamo soprattutto l’ APGAR al quinto minuto perché anche un APGAR di 7.9 può essere un buon valore, basta che ci sia un graduale miglioramento che porti ad un valore di 10.Quindi il neonato prematuro o sarà immediatamente intubato, gli si somministra il surfattante e si ventila meccanicamente, oppure gli si fa una ventilazione primaria con una somministrazione di una pressione di fine espirazione ed una concentrazione di ossigeno che tiene conto dei valori che dobbiamo osservare.

Una volta o si faceva la somministrazione di surfattante in sala parto profilattica, ma si è dimostrata inutile, o li ventilavamo immediatamente.Oggi invece avendo capito che l’atteggiamento migliore è quello di cercare di ridurre immediatamente tutti i danni che si possono venire a creare da una ventilazione invasiva, noi preferiamo fare una ventilazione con la pressione di fine espirazione. Diciamo che però non tutti i bambini vanno bene con questo tipo di ventilazione, ad alcuni andrà fatto il surfattante. Riguardo ciò le linee guida oggigiorno ci dicono come la profilassi con surfattante va fatta necessariamente solo sotto la 26ª settimana di gestazione, e solo se insorgessero i segni i distress respiratorio inteso come un fabbisogno di ossigeno superiore al 35% e la presenza di apnea noi siamo autorizzati a somministrare il surfattante.Però anche queste indicazioni ha perduto valore, perché oggi non ci basiamo più principalmente sull’età gestazionale ma più sulla condizione clinica del neonato, per cui anche in neonati alla 24\25 ª settimana di gestazione noi valutiamo la possibilità di non somministrare il surfattante se la loro condizione clinica non lo richiede. L’importante è che laddove compaiano i segni di RDS noi siamo pronti a somministrare surfattante. Anche perché tutti gli studi fatti in letteratura hanno dimostrato che l’utilizzo profilattico del surfattante non supporta delle differenze, ed anzi si è visto come incida come aumento del rischio di patologie polmonari croniche rispetto alla stabilizzazione del neonato con C-PAP.

Esiste anche una categoria di neonati chiamati late preterm, ossia dei neonati con età gestazionale compresa fra le 34 e le 36 settimane, e che hanno una maggiore incidenza di distress respiratorio ed ipertensione polmonare rispetto i nati a termine a causa dell’immaturità dell’apparato respiratorio, a causa della presenza di una barriera alveolo capillare non perfettamente integra ed una ridotta produzione di surfattante.

L’ipertensione polmonare del neonato è quella condizione che è causa di distress respiratorio, e rientra in diagnosi differenziale con la malattia da membrane ialine,

pneumotorace neonatale, malattia da aspirazione di meconio. Prende anche il nome di resistenza della circolazione fetale ed è dovuta ad una mancata transizione delle resistenze polmonari dal periodo fetale a quello neonatale, causata da alterazioni dei primi atti respiratori, per sofferenza fetale, per cui questo neonato risulterà asfittico. Tutte queste cause infatti determinano una alterazione della penetrazione di aria lungo le vie aeree, dato il basso contenuto di ossigeno pari al 21% che comunque è vasodilatatore, e che quindi riduce le resistenze vascolari polmonari, aumenta il flusso ematico polmonare ed è quindi responsabile del passaggio da una circolazione in parallelo a quella circolazione in serie tipica del soggetto adulto. La mortalità dell’ipertensione polmonare è intorno al 10 %. Quindi non c’è un corretto adattamento da una circolazione prenascita ad una postnascita, e questo può essere peggiorato da tutti quei fattori che determinano una vasocostrizione come una sofferenza o una acidosi che incidono sulla liberazione di ossido nitrico, che agisce sul sistema del GMPc che un vasodilatatore muscolare e che è responsabile quindi della vasodilatazione del muscolo polmonare; allo stesso livello agisce anche il sidenafil come inibitore del catabolismo del GMPc tramite blocco della fosfodiesterasi 5. Mentre sull’altro mediatore della vasodilatazione ossia sull’AMPc agiscono altre due sostanze che sono le prostaglandine ed il milrinone, anche qui le prostaglandine aumentano la produzione di ATP, mentre l’azione farmacologica del milrinone ne impedisce il catabolismo.

Inoltre l’ipertensione polmonare può essere idiopatica o secondaria. La forma idiopatica è legata al mancato meccanismo di transizione da una circolazione fetale ad una neonatale. Mentre la secondaria è legata a patologie perinatali, perché è chiaro che quando ci troviamo di fronte ad una malattia delle membrane ialine, o ad una aspirazione di meconio, o ad una polmonite batterica, condizioni di idrope fetale, una sindrome di Potter, noi avremo una perdita di parenchima polmonare e conseguentemente un mantenimento della vasocostrizione nei territori in cui il parenchima non è pervio.

Riguardo questi due quadri possiamo sottolineare come a sinistra si denotino degli addensamenti basali, a destra un chiaro quadro di RDS.Nel bambino possiamo evidenziare quadri ostruttivi ( asma bronchiale ), e restrittivi ( RDS ). Nella ostruttiva noi avremo un’impossibilità di fare uscire aria dalle vie aeree e quindi si determina una iperinflazione in cui il paziente non solo accumula aria e anidride carbonica da cui l’ipercapnia, ma deve anche mettere in atto uno sforzo inspiratorio sempre maggiore per vincere le pressioni trans polmonari fino a quando non si dovrà persino intubare il bambino asmatico e ventilarlo perché lo sforzo sarà eccessivo. La restrittiva del bambino di cui abbiamo la nuova definizione di Berlino in base ai parametri che raccogliamo, avremo sempre bassi volumi polmonare ed un incremento del danno polmonare, che necessiterà nel tempo di una ventilazione invasiva.Vedremo un polmone bianco all’RX infarcito di infiltrazioni e quindi difficile da ventilare. Esistono anche condizioni che nascono come ostruttive e poi possono evolvere come restrittive e nel bambino o nel lattante succede spesso con la bronchiolite, che nasce come patologia ostruttiva considerando le vie aeree del lattante già ridotte di calibro, che subiscono una ulteriore riduzione in calibro a causa del fattore infettivo. Talvolta questo quadro a causa delle secrezioni bronchiolari arrivano a livello alveolare determinando il passaggio ad una forma restrittiva con addensamenti più cospicui.

( Dato che non mi sembra chiarissimo il discorso sulla CPAP :

 

 

La CPAP (Continuous Positive Airways Pressure) insieme alla PEEP (Positive End Expiratory Pressure) rappresentano le principali modalità di applicazione di una Pressione Continua di Distensione Polmonare (CDP) (1). La prima si differenzia in quanto applicata ad un neonato in respiro spontaneo. L'applicazione di una pressione positiva per tutto il ciclo respiratorio, consente il progressivo reclutamento di alveoli, garantendo un grado di ossigenazione direttamente proporzionale alla pressione applicata. Anche la rimozione della CO2 è direttamente correlata al grado di reclutamento alveolare, ma per CPD elevate è possibile la riduzione del gradiente pressorio tra inspirazione ed espirazione con conseguente riduzione dei volumi correnti e quindi dell'eliminazione della CO2.

Basi fisiologiche d'impiego

Il lavoro respiratorio (Work Of Breathing - WOB) compiuto dal neonato per espandere il sistema toraco-polmonare è strettamente correlato alle proprietà elastiche e resistive del sistema stesso. Il neonato prematuro, presenta un aumento di tale lavoro poiché:

1. le proprietà elastiche polmonari sono ridotte (bassa Compliance per patologia restrittiva da carenza di surfattante);

2. le proprietà resistive si presentano aumentate per concomitante patologia ostruttiva;

3. la compliance della gabbia toracica è aumentata.

Una delle finalità della CPAP è poter ridurre tale lavoro respiratorio.

1. Forze elastiche polmonari

La Compliance polmonare (V/P) nel prematuro si presenta ridotta in quanto:

•  vi è deficit quantitativo di surfattante con aumento della tensione superficiale polmonare, il che condiziona una riduzione della Capacità Funzionale Residua (CFR)

•  vi è una eccessiva quantità di liquido a livello polmonare: la sua clearance è più lenta nel prematuro, specie se nato da taglio cesareo.

2. Resistenze delle vie aeree (Raw)

Le resistenze delle vie aeree descrivono la intrinseca capacità del sistema di conduzione e dei tessuti ad opporsi al flusso gassoso ed è espressa come variazione di pressione per unità di variazione di flusso ( P/Fl).

Esse resistenze dipendono da:

•  raggio delle vie aeree (area totale di sezione);

•  lunghezza delle vie aeree;

•  velocità di flusso;

•  densità e viscosità del gas

Tranne che nel broncospasmo, nell'edema della mucosa o interstiziale, le vie aeree distali normalmente contribuiscono poco alle resistenze totali poiché notevole è la loro area totale di sezione. Tuttavia nel prematuro, esse possono incidere in quanto la struttura architettonica polmonare può non essere in grado di mantenere pervie le piccole vie aeree; inoltre va aggiunto che la ridotta CFR può anche contribuire alla riduzione del loro calibro.

Le resistenze delle vie aeree prossimali, invece, specie nei prematuri possono presentarsi aumentate in quanto:

•  manca la fascia di tessuto adiposo superficiale del collo che stabilizza e mantiene pervie le prime vie aeree (2, 3) ;

•  risulta ridotta la contrattilità del muscolo genioglosso che normalmente stabilizza il faringe (4);

•  il loro diametro si presenta ridotto rispetto al neonato a termine.

3. Compliance della gabbia toracica

La Compliance della parete toracica si correla all'età gestazionale del neonato, nel senso che quanto più questi è prematuro, tanto più deformabile sarà il suo torace. Essa, infatti è circa 5 volte superiore a quella polmonare nel prematuro senza RDS e circa 3 volte superiore nel neonato a termine sano. Nell'adulto il rapporto è di 1:1 (5). Nel prematuro quindi, questa particolare cedevolezza della gabbia toracica condiziona una inadeguata pressione transpolmonare a fine espirazione ed una riduzione della CFR (ventilazione a volumi vicini a quelli di chiusura con collasso alveolare e squilibrio ventilo-perfusorio).

Altri fattori strutturali della parete toracica incidono negativamente sulla meccanica ventilatoria:

•  andamento orizzontale delle coste, con ridotta escursione nell'ispirazione;

•  appiattimento della cupola diaframmatica con accorciamento delle fibre muscolari e quindi minor forza contrattile;

Alla riduzione della CFR, il neonato fa fronte con la parziale chiusura dell'epiglottide in espirazione (gemito), ma il prematuro spesso non riesce a metterelo in atto o a mantenerlo nel tempo, per l'inadeguato tono laringeo.

Oltre al gemito, altri 2 meccanismi intervengono in corso di RDS per aumentare la CFR:

•  contrazione dei muscoli inspiratori durante la prima fase dell'espirazione;

•  inizio dell'inspirazione prima del termine della fase espiratoria: tale strategia pur aumentando la CFR e facilitare lo scambio gassoso, risulta svantaggioso dal punto di vista del dispendio energetico (6).

Non va dimenticato, infine che la una riduzione della CFR porta il neonato a lavorare nella parte bassa della curva volume/pressione (Fig. 1) costringendolo a sviluppare elevate pressioni a fronte di modesti incrementi di volume. L'applicazione, quindi, di una pressione positiva continua nelle vie aeree (CPAP) amplifica quelle strategie messe in atto dal neonato spontaneamente al fine di mantenere un adeguato volume di fine espirazione, minimizzando le energie spese per stabilizzare il sistema respiratorio e per eseguire il lavoro meccanico della respirazione.

In sintesi, quindi la CPAP è in grado di:

1. aumentare la CFR attraverso reclutamento di alveoli collassati permettendo di lavorare nella parte media della curva V/P con minor dispendio energetico;

2. ridurre le resistenze nelle vie aeree in quanto stabilizza le stesse prevenendone il collasso. E' stato riportato in fase inspiratoria, un aumento del rapporto larghezza/lunghezza della laringe dal 12,5 al 47% in seguito all'applicazione della CPAP (7);

3. ridurre lo shunt intra-polmonare destro-sinistro grazie al miglioramento dell'ossigenazione ed alla vasodilatazione del piccolo circolo;

4. stabilizzare la parete toracica riducendone il collasso inspiratorio ed abolendo altresì il riflesso inibitorio frenico-intercostale dell'inspirazione (8);

5. rallentare la frequenza respiratoria (8) per prolungamento del tempo espiratorio conseguenza dell'abolizione del riflesso di deflazione di Hering-Breuer;

6.  aumentare la pressione media nelle vie aeree (Mean Airways Pressure – MAP) migliorando il rapporto ventilazione-perfusione;

7. mantenere il surfattante sulla superficie degli alveoli;

8. diminuire l'edema alveolare, ove fosse presente.

La CPAP in definitiva aumenta l'ossiemia attraverso molteplici meccanismi (aumento della CFR, della MAP, miglioramento del rapporto V/Q); inoltre, entro certi limiti si dimostra anche in grado di ridurre la capnia ed il lavoro respiratorio.(9)

Modalità d'applicazione della CPAP

Bisogna fare una differenziazione sostanziale fra sistemi convenzionali, i quali si differenziano essenzialmente per i diversi tipi d'interfaccia impiegati tra circuito a pressione positiva continua e neonato (tubo endotracheale, naso-faringeo, cannule nasali, maschera facciale, camera facciale etc.) e nuovo sistema detto Infant Flow.

Nel primo caso, la pressione positiva è generata nel circuito dirigendo un flusso d'aria contro una resistenza sul tratto espiratorio (valvola espiratoria). Questa modalità si accompagna a perdite del gas respiratorio dal collegamento nasale o dalla bocca del paziente ed inoltre bisogna considerare l'incremento delle resistenze al flusso stesso da parte dei connettori nasali. Questi sistemi inoltre si associano a fluttuazioni ampie della pressione nelle vie aeree durante le fasi ventilatorie. Questo tipo di CPAP (convenzionale) può essere erogata mediante:

•  Tubo endotracheale: applicata durante le fasi di svezzamento dalla ventilazione meccanica, oggi è in disuso per le aumentate resistenze offerte dal tubo endotracheale (direttamente proporzionali alla lunghezza ed inversamente proporzionali al quadrato del raggio) e quindi per il notevole aumento del lavoro respiratorio.

•  Head Box: di interesse storico. Si tratta di un sistema rumoroso ed ingombrante per la somministrazione della CPAP che utilizza una campana a tenuta intorno al collo del neonato.

•  Maschera facciale: difficilmente applicabile al neonato prematuro per la scarsa tenuta della maschera e per la difficoltà di generare un soddisfacente livello di CPAP anche a flussi elevati.

•  Cannula nasofaringea (CPAP mono-nasale): un tubo endo-tracheale è posizionato tramite una narice fino alla faringe. Tecnica semplice ed attualmente impiegata per il trattamento di forme lievi di distress respiratorio o di apnee della prematurità. Gli

svantaggi risiedono nel fatto che le resistenze attraverso questa cannula, soprattutto se di piccolo calibro, sono elevate e che essa by-passa totalmente il sistema di umidificazione-riscaldamento rappresentato dalla mucosa naso-faringea.

•  Cannule nasali (naso-cannule): rappresenta attualmente il metodo più diffuso per somministrare CPAP nel neonato. Le cannule nasali sono facile applicazione e certamente meno invasive rispetto al tubo endotracheale.

Al fine di ottenere una minore variabilità pressoria nelle vie aeree, oltre che minimizzare l'impedenza alla ventilazione stessa, è stato progettato un nuovo sistema in cui la pressione positiva viene generata attraverso un effetto Venturi che utilizza un flusso stagnante a livello del connettore di raccordo con il paziente (Infant flow system) Fig.2. Tale connettore prevede 3 aperture: una collegata alle cavità nasali, una alla fonte dei gas ad alta pressione ed una aperta all'ambiente.

In pratica, la miscela gassosa umidificata è erogata attraverso due iniettori jet e convogliata verso le aperture nasali dove, proprio a tal livello, l'energia cinetica del flusso è convertita in pressione (10). Non esistono pertanto valvole meccaniche poste sul tratto espiratorio che si apre liberamente all'esterno; inoltre la specifica configurazione geometrica dei canali angolati (iniettori Jet) riduce al minimo l'impedenza al flusso.

Durante l'inspirazione, una bassa pressione nelle cavità nasali crea un gradiente positivo di pressione tra la sorgente jet e le cavità stesse per cui il flusso di gas fluisce verso queste ultime assistendo lo sforzo inspiratorio e minimizzando il lavoro. La struttura geometrica del connettore, inoltre, è tale da consentire che per ogni respiro il paziente riceve gas fresco piuttosto che quello espirato in precedenza.

Nel corso dell'espirazione, invece, si assiste ad un incremento della pressione all'interno della camera che altera la struttura geometrica del flusso jet per cui questi fluisce giù verso la branca espiratoria insieme con l'aria espirata dal paziente stesso.

Per la diminuita pressione vigente in prossimità delle pareti interne del connettore, la corrente del gas espirato scorre lungo tale percorso. Quest'effetto è conosciuto come “Effetto Coanda” e si è dimostrato in grado di determinare un trascinamento del gas espirato dal paziente verso l'esterno, assistendo quindi anche la fase espiratoria della ventilazione.

Diversi studi hanno dimostrato che con questo sistema si ha una riduzione maggiore del lavoro respiratorio rispetto ad una CPAP convenzionale, legata verosimilmente ad una minore fluttuazione pressoria nelle vie aeree (11,12)

 

 

La CPAP (Continuous Positive Airways Pressure) insieme alla PEEP (Positive End Expiratory Pressure) rappresentano le principali modalità di applicazione di una Pressione Continua di Distensione Polmonare (CDP) (1). La prima si differenzia in quanto applicata ad un neonato in respiro spontaneo. L'applicazione di una pressione positiva per tutto il ciclo respiratorio, consente il progressivo reclutamento di alveoli, garantendo un grado di ossigenazione direttamente proporzionale alla pressione applicata. Anche la rimozione della CO2 è direttamente correlata al grado di reclutamento alveolare, ma per CPD elevate è possibile la riduzione del gradiente pressorio tra inspirazione ed espirazione con conseguente riduzione dei volumi correnti e quindi dell'eliminazione della CO2.

Basi fisiologiche d'impiego

Il lavoro respiratorio (Work Of Breathing - WOB) compiuto dal neonato per espandere il sistema toraco-polmonare è strettamente correlato alle proprietà elastiche e resistive del sistema stesso. Il neonato prematuro, presenta un aumento di tale lavoro poiché:

1. le proprietà elastiche polmonari sono ridotte (bassa Compliance per patologia restrittiva da carenza di surfattante);

2. le proprietà resistive si presentano aumentate per concomitante patologia ostruttiva;

3. la compliance della gabbia toracica è aumentata.

Una delle finalità della CPAP è poter ridurre tale lavoro respiratorio.

1. Forze elastiche polmonari

La Compliance polmonare (V/P) nel prematuro si presenta ridotta in quanto:

•  vi è deficit quantitativo di surfattante con aumento della tensione superficiale polmonare, il che condiziona una riduzione della Capacità Funzionale Residua (CFR)

•  vi è una eccessiva quantità di liquido a livello polmonare: la sua clearance è più lenta nel prematuro, specie se nato da taglio cesareo.

2. Resistenze delle vie aeree (Raw)

Le resistenze delle vie aeree descrivono la intrinseca capacità del sistema di conduzione e dei tessuti ad opporsi al flusso gassoso ed è espressa come variazione di pressione per unità di variazione di flusso ( P/Fl).

Esse resistenze dipendono da:

•  raggio delle vie aeree (area totale di sezione);

•  lunghezza delle vie aeree;

•  velocità di flusso;

•  densità e viscosità del gas

Tranne che nel broncospasmo, nell'edema della mucosa o interstiziale, le vie aeree distali normalmente contribuiscono poco alle resistenze totali poiché notevole è la loro area totale di sezione. Tuttavia nel prematuro, esse possono incidere in quanto la struttura architettonica polmonare può non essere in grado di mantenere pervie le piccole vie aeree; inoltre va aggiunto che la ridotta CFR può anche contribuire alla riduzione del loro calibro.

Le resistenze delle vie aeree prossimali, invece, specie nei prematuri possono presentarsi aumentate in quanto:

•  manca la fascia di tessuto adiposo superficiale del collo che stabilizza e mantiene pervie le prime vie aeree (2, 3) ;

•  risulta ridotta la contrattilità del muscolo genioglosso che normalmente stabilizza il faringe (4);

•  il loro diametro si presenta ridotto rispetto al neonato a termine.

3. Compliance della gabbia toracica

La Compliance della parete toracica si correla all'età gestazionale del neonato, nel senso che quanto più questi è prematuro, tanto più deformabile sarà il suo torace. Essa, infatti è circa 5 volte superiore a quella polmonare nel prematuro senza RDS e circa 3 volte superiore nel neonato a termine sano. Nell'adulto il rapporto è di 1:1 (5). Nel prematuro quindi, questa particolare cedevolezza della gabbia toracica condiziona una inadeguata pressione transpolmonare a fine espirazione ed una riduzione della CFR (ventilazione a volumi vicini a quelli di chiusura con collasso alveolare e squilibrio ventilo-perfusorio).

Altri fattori strutturali della parete toracica incidono negativamente sulla meccanica ventilatoria:

•  andamento orizzontale delle coste, con ridotta escursione nell'ispirazione;

•  appiattimento della cupola diaframmatica con accorciamento delle fibre muscolari e quindi minor forza contrattile;

Alla riduzione della CFR, il neonato fa fronte con la parziale chiusura dell'epiglottide in espirazione (gemito), ma il prematuro spesso non riesce a metterelo in atto o a mantenerlo nel tempo, per l'inadeguato tono laringeo.

Oltre al gemito, altri 2 meccanismi intervengono in corso di RDS per aumentare la CFR:

•  contrazione dei muscoli inspiratori durante la prima fase dell'espirazione;

•  inizio dell'inspirazione prima del termine della fase espiratoria: tale strategia pur aumentando la CFR e facilitare lo scambio gassoso, risulta svantaggioso dal punto di vista del dispendio energetico (6).

Non va dimenticato, infine che la una riduzione della CFR porta il neonato a lavorare nella parte bassa della curva volume/pressione (Fig. 1) costringendolo a sviluppare elevate pressioni a fronte di modesti incrementi di volume. L'applicazione, quindi, di una pressione positiva continua nelle vie

aeree (CPAP) amplifica quelle strategie messe in atto dal neonato spontaneamente al fine di mantenere un adeguato volume di fine espirazione, minimizzando le energie spese per stabilizzare il sistema respiratorio e per eseguire il lavoro meccanico della respirazione.

In sintesi, quindi la CPAP è in grado di:

1. aumentare la CFR attraverso reclutamento di alveoli collassati permettendo di lavorare nella parte media della curva V/P con minor dispendio energetico;

2. ridurre le resistenze nelle vie aeree in quanto stabilizza le stesse prevenendone il collasso. E' stato riportato in fase inspiratoria, un aumento del rapporto larghezza/lunghezza della laringe dal 12,5 al 47% in seguito all'applicazione della CPAP (7);

3. ridurre lo shunt intra-polmonare destro-sinistro grazie al miglioramento dell'ossigenazione ed alla vasodilatazione del piccolo circolo;

4. stabilizzare la parete toracica riducendone il collasso inspiratorio ed abolendo altresì il riflesso inibitorio frenico-intercostale dell'inspirazione (8);

5. rallentare la frequenza respiratoria (8) per prolungamento del tempo espiratorio conseguenza dell'abolizione del riflesso di deflazione di Hering-Breuer;

6.  aumentare la pressione media nelle vie aeree (Mean Airways Pressure – MAP) migliorando il rapporto ventilazione-perfusione;

7. mantenere il surfattante sulla superficie degli alveoli;

8. diminuire l'edema alveolare, ove fosse presente.

La CPAP in definitiva aumenta l'ossiemia attraverso molteplici meccanismi (aumento della CFR, della MAP, miglioramento del rapporto V/Q); inoltre, entro certi limiti si dimostra anche in grado di ridurre la capnia ed il lavoro respiratorio.(9)

Fig. 1 Curva Volume/Pressione

 

Modalità d'applicazione della CPAP

Bisogna fare una differenziazione sostanziale fra sistemi convenzionali, i quali si differenziano essenzialmente per i diversi tipi d'interfaccia impiegati tra circuito a pressione positiva continua e neonato (tubo endotracheale, naso-faringeo, cannule nasali, maschera facciale, camera facciale etc.) e nuovo sistema detto Infant Flow.

Nel primo caso, la pressione positiva è generata nel circuito dirigendo un flusso d'aria contro una resistenza sul tratto espiratorio (valvola espiratoria). Questa modalità si accompagna a perdite del gas respiratorio dal collegamento nasale o dalla bocca del paziente ed inoltre bisogna considerare l'incremento delle resistenze al flusso stesso da parte dei connettori nasali. Questi sistemi inoltre si associano a fluttuazioni ampie della pressione nelle vie aeree durante le fasi ventilatorie. Questo tipo di CPAP (convenzionale) può essere erogata mediante:

•  Tubo endotracheale: applicata durante le fasi di svezzamento dalla ventilazione meccanica, oggi è in disuso per le aumentate resistenze offerte dal tubo endotracheale (direttamente proporzionali alla lunghezza ed inversamente proporzionali al quadrato del raggio) e quindi per il notevole aumento del lavoro respiratorio.

•  Head Box: di interesse storico. Si tratta di un sistema rumoroso ed ingombrante per la somministrazione della CPAP che utilizza una campana a tenuta intorno al collo del neonato.

•  Maschera facciale: difficilmente applicabile al neonato prematuro per la scarsa tenuta della

maschera e per la difficoltà di generare un soddisfacente livello di CPAP anche a flussi elevati.

•  Cannula nasofaringea (CPAP mono-nasale): un tubo endo-tracheale è posizionato tramite una narice fino alla faringe. Tecnica semplice ed attualmente impiegata per il trattamento di forme lievi di distress respiratorio o di apnee della prematurità. Gli svantaggi risiedono nel fatto che le resistenze attraverso questa cannula, soprattutto se di piccolo calibro, sono elevate e che essa by-passa totalmente il sistema di umidificazione-riscaldamento rappresentato dalla mucosa naso-faringea.

•  Cannule nasali (naso-cannule): rappresenta attualmente il metodo più diffuso per somministrare CPAP nel neonato. Le cannule nasali sono facile applicazione e certamente meno invasive rispetto al tubo endotracheale.

Al fine di ottenere una minore variabilità pressoria nelle vie aeree, oltre che minimizzare l'impedenza alla ventilazione stessa, è stato progettato un nuovo sistema in cui la pressione positiva viene generata attraverso un effetto Venturi che utilizza un flusso stagnante a livello del connettore di raccordo con il paziente (Infant flow system) Fig.2. Tale connettore prevede 3 aperture: una collegata alle cavità nasali, una alla fonte dei gas ad alta pressione ed una aperta all'ambiente.

In pratica, la miscela gassosa umidificata è erogata attraverso due iniettori jet e convogliata verso le aperture nasali dove, proprio a tal livello, l'energia cinetica del flusso è convertita in pressione (10). Non esistono pertanto valvole meccaniche poste sul tratto espiratorio che si apre liberamente all'esterno; inoltre la specifica configurazione geometrica dei canali angolati (iniettori Jet) riduce al minimo l'impedenza al flusso.

Durante l'inspirazione, una bassa pressione nelle cavità nasali crea un gradiente positivo di pressione tra la sorgente jet e le cavità stesse per cui il flusso di gas fluisce verso queste ultime assistendo lo sforzo inspiratorio e minimizzando il lavoro. La struttura geometrica del connettore, inoltre, è tale da consentire che per ogni respiro il paziente riceve gas fresco piuttosto che quello espirato in precedenza.

Nel corso dell'espirazione, invece, si assiste ad un incremento della pressione all'interno della camera che altera la struttura geometrica del flusso jet per cui questi fluisce giù verso la branca espiratoria insieme con l'aria espirata dal paziente stesso.

Per la diminuita pressione vigente in prossimità delle pareti interne del connettore, la corrente del gas espirato scorre lungo tale percorso. Quest'effetto è conosciuto come “Effetto Coanda” e si è dimostrato in grado di determinare un trascinamento del gas espirato dal paziente verso l'esterno, assistendo quindi anche la fase espiratoria della ventilazione.

Diversi studi hanno dimostrato che con questo sistema si ha una riduzione maggiore del lavoro respiratorio rispetto ad una CPAP convenzionale, legata verosimilmente ad una minore fluttuazione pressoria nelle vie aeree (11,12).

Fig. 2: Generatore Infant Flow

 

Indicazioni cliniche alla CPAP

Il distress respiratorio legato a carenza quantitativa di surfattante, rappresenta l'indicazione elettiva alla CPAP ed in particolare alla nasal CPAP. (13) Tale quadro clinico si caratterizza da un punto di vista fisiopatologici con:

•  riduzione della compliance del polmone;

•  riduzione della CFR;

•  mismatch V/Q

•  riduzione del Volume Corrente, legato alla plasticità della parete toracica dei prematuri che mal si oppone a dei polmoni poco complianti (14).

Tali condizioni conducono altre che ad un aumento del lavoro respiratorio anche a profonde alterazioni degli scambi gassosi, condizionando una insufficienza respiratoria ipossiemica-ipercapnica.

Altre indicazioni all'utilizzo della nCPAP sono rappresentate da:

- Apnee del prematuro: efficace soprattutto nel ridurre la componente ostruttiva del problema (14);

- Weaning respiratorio (post-estubazione): sia come momento unico che a seguire la SIMV. Davis P. et al. (15) hanno pubblicato un trial controllato e randomizzato sugli effetti della nCPAC nell'estubazione dei VLBWI, dimostrando che quando è applicata profilatticamente dopo l'estubazione tracheale, riduce l'incidenza di eventi clinici avversi, in particolare l'apnea, che conducono all'insuccesso dell'estubazione stessa.

- Tachipnea transitoria del neonato (TTN)

- Sindrome da aspirazione meconiale (SAM)

- Cardiopatie congenite

- Tracheo-broncomalacia

- Atelettasia

- Malattia Polmonare Cronica

- Bronchiolite (anche se alcuni Autori manifestano perplessità legate all'incremento dell'air trapping) (17);

- Paralisi del nervo frenico

NCPAP e neonati VLBW

Nella seconda metà degli anni 80, sono state pubblicate due indagini retrospettive multicentriche che riguardavano l'incidenza della malattia polmonare cronica nei VLBW, intesa come ossigeno-dipendenza a 28 giorni di vita. (18,19)

In ambedue i lavori veniva dimostrata come l'incidenza della malattia polmonare cronica, fosse più bassa, in maniera statisticamente significativa, in quei centri che impiegavano precocemente la NCPAP (“early NCPAP”) unitamente ad un management respiratorio di questi neonati che prevedeva tra l'altro il non uso di farmaci paralizzanti e la tolleranza di valori relativamente elevati di capnia (fino a 60 mmHg) senza procedere alla ventilazione meccanica previa intubazione oro-tracheale.

L'impiego precoce della NCPAP ("early NCPAP") in questa categoria di neonati, porterebbe gia dai primi minuti di vita all'acquisizione e mantenimento di un adeguata Capacità Funzionale Residua con conseguente miglioramento degli scambi gassosi, mantenimento di una normale interfaccia aria-liquido a livello degli alveoli terminali e liberazione delle riserve di surfattante polmonare. Ciò conduce, secondo diversi Autori, ad una riduzione del fabbisogno di ventilazione meccanica (20,21).

Secondo questa filosofia, l'intubazione e la ventilazione meccanica vengono riservate solo a quei neonati che presentano un fallimento alla NCPAP ovvero in caso di apnea intrattabile, insufficienza respiratoria ipercapnica (PaCO2 > 65-70 mmHg e pH < 7.20), richiesta di surfattante suppletivo.

Riguardo alla somministrazione di surfattante combinata con l'impiego della early NCPAP, Blennow M. et al. (22) nel 1999 ha proposto un nuovo tipo di approccio denominato “INSURE” (acronimo delle parole INtubation-SURfactant-Extubation).

La metodica prevede che un neonato sottoposto a NCPAP il quale presenta una richiesta di FiO2 > 60% e che quindi richieda indispensabilmente la somministrazione di surfattante, venga intubato e quindi riceva il surfattante, dopo di che viene estubato e posto nuovamente in NCPAP. Questa modalità di approccio combinato NCPAP-Surfattante, sembra in grado di ridurre il ricorso alla ventilazione meccanica prolungata.(23)

Uno studio multicentrico controllato su neonati di E.G. < 30 settimane affetti da RDS e sottoposti a early-NCPAP riporta che l'approccio INSURE adottato in una fase precoce dell'RDS (fabbisogno di O2 tra il 40% ed il 60%) rispetto ad un approccio più tardivo (fabbisogno di ossigeno > al 60%) si associa ad una riduzione, statisticamente significativa, della ventilazione meccanica e della

mortalità nella prima settimana di vita, evidenziando quindi come un limite del fabbisogno di ossigeno > 40% possa costituire un accettabile criterio per la somministrazione del surfattante (24).

E' difficile però poter generalizzare tali strategie a bassa invasività a tutti i neonati VLBW in quanto questi rappresentano una popolazione eterogenea soprattutto per quanto riguarda l'età gestazionale, il cui ricorso alla ventilazione meccanica è inversamente proporzionale a quest'ultima (25), e l'impiego di steroidi prenatale (26).

Recentemente si è concluso uno studio prospettico randomizzato da parte del Gruppo di Studio di Pneumologia Neonatale della SIN sull'impiego profilattico della NCPAP mediante Infant Flow ai neonati con età gestazionale ≥ 28 settimane e < 32 settimane. Lo studio che ha annoverato 155 neonati (78 casi e 77 controlli) concludeva che la NCPAP applicata a scopo profilattico, iniziata entro 30 minuti dalla nascita indipendentemente dalla presenza di segni clinici di distress respiratorio, non riduce il fabbisogno di surfattante e di ventilazione meccanica nei neonati pretermine di età gestazionale compresa tra 28 e 31 settimane se confrontata con la NCPAP somministrata solo in presenza di distress respiratorio con fabbisogno di O2 > 40%.(27)

In conclusione è possibile ritenere valido un approccio sequenziale al neonato VLBW che vede in primo luogo l'impiego della NCPAP alla comparsa di segni di RDS, passando in caso d'ulteriore deterioramento clinico alla somministrazione di surfattante mentre la ventilazione meccanica rappresenta “l'ultima ratio” in caso d'insuccesso delle precedenti tecniche operative.

Effetti avversi della NCPAP

Il principale effetto avverso che può verificarsi in corso di NCPAP è l'iperdistensione polmonare correlata ad una eccessiva pressione positiva applicata ad un polmone peraltro compliante con conseguente aumentato rischio di air-leaks, mismatch V/Q, aumento del WOB e ritenzione di CO2. Inoltre di fronte a polmoni particolarmente complianti, la trasmissione della pressione positiva alle strutture mediastiniche è particolarmente elevata, con conseguente ridotto ritorno venoso al cuore e ridotto out-put cardiaco. Questo può generare ripercussioni anche a carico di altri organi ed apparati (reni, app. gastro-intestinale, cervello) specie in quei neonati con una condizione emodinamica già compromessa in partenza.

Un'altra condizione conseguente all'applicazione della NCPAP è la distensione gastrica, peraltro prevenibile mediante l'applicazione di un sondino naso-gastrico. Tale distensione, quando particolarmente accentuata, incidere sulla meccanica ventilatoria attraverso limitazioni dell'escursione diaframmatica.

Infine non bisogna dimenticare le possibili lesioni a carico dei tegumenti nasali, legati all'azione compressiva delle cannule o dispositivi vari e che a volte possono evolvere verso cicatrici permanenti (28).

A tal fine un corretto nursing da parte del personale infermieristico (efficace posizionamento, massaggi periodici delle parti compresse) riduce notevolmente il rischio di tali lesioni.

Aspetti pratici

Il valore pressorio ottimale d'ingresso per la NCPAP è solitamente compreso tra 4 e 6 cm H2O e

solitamente in tali condizioni si assiste ad un miglioramento del quadro clinico del neonato con riduzione della frequenza respiratoria, abolizione del gemito espiratorio, scomparsa dei rientramenti costali. Raramente sono richiesti valori pressori superiori e comunque a questi per le intrinseche ripercussioni sul circolo e per i correlati rischi di air-leaks, vanno preferite modalità di assistenza ventilatoria più incisive. Con il sistema Infant Flow, l'unità di base che genera il flusso è soggetta ad una relazione lineare tra il flusso controllato di gas e la pressione di CPAP per cui con un flusso impostato di 7 lpm otteniamo una pressione di 4 cm di H2O entre con un flusso di 9 lpm la pressione sale a 6 cm di H2O.

La FiO2 andrà impostata e quindi variata al fine di mantenere valori di Sat.O2 compresi fra 93-96% e in ogni modo periodiche valutazioni emogasanalitiche, unitamente a valutazioni radiologiche e clinice (P.A., F.R., F.C.) serviranno per uno stretto monitoraggio dell'efficacia del trattamento attuato.

Allorquando si assiste ad un miglioramento della patologia di base bisogna provvedere allo svezzamento dalla NCPAP sia attraverso una progressiva riduzione della FiO2 (2-5% per volta fino al 21%) per i noti effetti tossici dell'iperossiemia, sia attraverso una riduzione della pressione applicata (1 cm H2O per volta fino a 2- 3 cm di H2O) per evitare fenomeni d'iperdistensione polmonare. Una volta raggiunti valori minimali per questi parametri, la terapia con NCPAP può essere sospesa più o meno progressivamente in relazione al peso e all'età gestazionale del soggetto e in rapporto alla presenza di eventuali altre indicazioni alla terapia (apnea del prematuro). Infine bisogna ricordare che grande importanza riveste il riscaldamento e l'umidificazione dei gas forniti al paziente: in genere in corso di NCPAP si consiglia impostare l'umidificatore ad una temperatura di 37°C .

Conclusioni

L'impiego estensivo della NCPAP ha un intrinseco valore clinico ovvero quello di adottare per quanto possibile una metodica certamente a bassa invasività anche nei neonati di basso peso e con bassa età gestazionale, eludendo quelle che sono le principali complicazioni legate all'impiego di trattamenti più aggressivi.

Tuttavia tale tecnica per quanto meno invasiva necessita ugualmente di elevata sorveglianza da parte del personale medico ed infermieristico in quanto le possibili complicanze o peggio il fallimento della procedura necessita di un immediato intervento correttivo. )