DISFUNÇÃO RESPIRATÓRIADoença respiratória (pulmonar) grave

Antonio Soutoacasouto@bol.com.br

Medicina Intensiva Pediátrica & NeonatalFaculdades Integradas Padre Albino

Hospital Padre Albino – Catanduva / SP

Função respiratória

Função respiratória

Overview of Gas Exchange in the Lungs

Adapted from: Costanzo, LS. Physiology, 1st ed. 1998.

Definição

� condição clínica na qual o sistema respiratório não consegue manter os valores da pressão arterial de oxigênio (PaO2) e/ou da pressão arterial de gás carbônico (PaCO2) dentro dos limites da normalidade, para determinada demanda metabólica

� PaO2 ≤ 60 mmHg e/ou PaCO2 > 45 mmHg

How is respiratory failure defined??

� Historically usually PaO2 <60 mm Hg, PaCO2 > 50 mm Hg

� Obviously must take into account patient’s anatomy (ie ? cyanotic heart lesion)

� Can develop acutely or over days� How the patient looks is usually incorporated into

diagnosis/management� Symptoms/Severity dependent on acuity

MecânicaPromoção de fluxo

Promo ção de fluxo Gradiente de pressão

Difusão

Ventila ção-perfusão

Transporte de oxigênio (DO2)

� TO2 = DC x CaO2

� CaO2 = (1,36 x Hb x SaO2) + (0,003 x PaO2)

� TO2 = DC x [(1,36 x Hb x SaO2) + (0,003 x PaO2)]

Definição

VO2

DO2

O2

Hipóxia•Estagnante (DC)

•Anêmica (Hb)

•Hipoxêmica(SaO2)

•Citopática(Mitocondrial)

•CHOQUE

INSUFICIÊNCIA RESPIRATÓRIA

Transporte de oxigênio (DO2)

Definition continued...

� Historical definition includes “Type 1” vs. “Type 2”respiratory failure

� Basically hypoxic vs. hypercarbic respiratory failure

� Best way to think about it is oxygenation vs. ventilation failure

Why we care about hypoxemia/hypercarbia?

Hypoxemia:

– Significant hypoxemia can lead to tissue hypoxia and anaerobic metabolism

– Different organ systems have different thresholds for tolerating hypoxemia (CNS and heart most vulnerable)

– Arterial PO2 is only one component of oxygen delivery (DO2), other important factors include hemoglobin level, cardiac output

– Rising serum lactate is an indicator of significant tissue hypoxia

Why we care about hypoxemia/hypercarbia?

Hypercarbia:

� Controversial topic with emergence of permissive hypercapnia in treatment of ALI/ARDS

� Definite CNS effects such as narcosis, mental clouding at high levels

� Adverse effects of acidosis produced by hypercarbia maybe overstated

� Has demonstrated in vitro protective effects of mechanical ventilation induced lung damage

Ventila ção

� Renovação do gás alveolar

� Ação integrada entre o centro respiratório, vias nervosas, caixa torácica (estrutura osteomuscular) e os pulmões

� VA = (VT – VD)f– VA = ventilação alveolar.

– VT= volume corrente.– VD= volume do espaço morto, anatômico.

– f=freqüência respiratória.

Diferença alvéolo-arterial de oxigênio

P(A-a)O2 = [FiO2 (PB -47) – (PaCO2/R) – PaO2]

� FiO2 = fração inspirada de oxigênio.� PB = pressão barométrica local.� 47 mmHg = pressão de vapor de água nas vias aéreas� R = quociente respiratório, � PaCO2 e PaO2 = gases arteriais

� o gradiente alveolo-arterial de oxigênio é, normalmente, pequeno, entre 5 e 10 mmHg, alargando-se na presença de IR

The A-a Gradient

� In general terms, the A-a gradient is a measure of how effectively oxygen that is in your alveoli moves into your pulmonary vasculature.

� The A-a gradient = PAO2 – PaO2

� Normal A-a gradient ≈ (age + 10) / 4

Alveolar-Arterial O 2 gradient

� Normal P(A-a)O2 gradient: 5-10 mm of Hg� A sensitive indicator of disturbance of gas exchange.� Useful in differentiating extrapulmonary and pulmonary

causes of resp. failure.� For any age, an A-a gradient > 20 mm of Hg is always

abnormal.

CLASSIFICAÇÃO

� tipo I (hipoxêmica) alveolo -capilar

� Hipoxemia, quedas da PaO2 � Ventilação está mantida, valores normais ou

reduzidos da PaCO2

� Elevação do gradiente alveolo-arterial de oxigênio devido a distúrbios da relação V/Q

� Doenças que afetam, primariamente, vasos, alvéolos e interstício pulmonar.

CLASSIFICAÇÃO

� tipo II (hipercápnica) insuficiência ventilatória

� Comum hipoxemia em pacientes respirando ar ambiente

� Presente em pacientes com pulmão normal � Freqüentemente, sobrepõe-se a casos de IR tipo I,

quando a sobrecarga do trabalho respiratório precipita a fadiga dos músculos respiratórios

Hypercapnia - Etiologies

VCO2 x PI

RR (VT – VD)PaCO2 =

↑VCO2 (Hypermetabolism)Fever

Seizures

SepsisHyperalimentation

↓RR (Central hypoventilation)Drugs

Brainstem lesions

Obesity-hypoventilation syndrome

↓VT

Skeletal muscle weakness

Impaired neuromuscular transmission

↓ Lung / chest wall complianceAirway obstruction

COPD

AsthmaObstructive sleep apnea

↑VD

Excessive PEEP

Hypoxemia - Etiologies

PaO2 = [FIO2 (PI – PH2O)] – (PaCO2 / RQ) – (A-a gradient)

↑ A-a gradientV/Q mismatch

COPD

Pulmonary embolusPneumonia

Pulmonary edema

Anatomic shuntRight to left intracardiac shuntsPulmonary AVMs

Impaired diffusionEmphysemaPulmonary fibrosis

↓ FIO2

Suffocation

↓ PI

High altitude

↑ PaCO2

As above

P(A-a)O2 = [FiO2 (PB -47) – (PaCO2/R) – PaO2]

� O cálculo do gradiente alveolo-arterial de oxigênio permite diferenciar os tipos de IR.

� Hipoxemia com gradiente aumentado indica defeito nas trocas alveolo-capilares e aponta para IR tipo I.

� Hipoxemia com gradiente normal é compatível com hipoventilação alveolar (IR tipo II).

The Problem: Lung Injury

Etiology In Children

Other 4%

Hemorrhage 5%

Trauma 5%

Noninfectious Pneumonia 14%

Cardiac Arrest 12%

Septic Syndrome 32%

Infectious Pneumonia 28%

Davis et al., J Peds 1993;123:35

QUADRO CLÍNICO

� Doença de base / Grau de disfunção

� Mecanismos envolvidos são diversos� Apresentação clínica muito variada

� Sintomas e sinais comuns– Relacionam-se com as alterações dos gases

sangüíneos.

QUADRO CLÍNICO

� Dispnéia e elevações das freqüências respiratória e cardíaca

� Hipoxemia/ Elevações agudas do gás carbônico

� Manifestações neurológicas– diminuição da função cognitiva, deterioração da capacidade de

julgamento, agressividade, incoordenação motora e mesmo coma

� Manifestações cardiovasculares– Elevações iniciais da freqüência cardíaca, do débito cardíaco e

vasodilatação arterial difusa, seguidos por depressão miocárdica, bradicardia, choque circulatório, arritmias e parada cardíaca

DIAGNÓSTICO

� História clínica

� Exame físico� Exames complementares

Clinical decision making…

� Acute vs. Chronic (hours to days)– Helps in deciding acuity of treatment– Progression of illness also important (from parents usually)

� What is underlying chronic disease? (if present)– i.e. Asthma, congenital heart disease…

� Examine patient!!– Work of breathing, LOC, Vitals (O2 sat, HR…)

� What tests to order???

DIAGNÓSTICO

� Exame físico do tórax � Uso de músculos acessórios da respiração� Presença de movimento paradoxal, do abdômen

� A presença, na inspiração, de assincroniatoraco-abdominal, com expansão do tórax e retração simultânea das porções superiores da parede abdominal, significa fadiga diafragm ática e risco de apnéia eminente, sendo indicação para instalação de ventilação mecânica.

DIAGNÓSTICO

� A confirmação pela análise dos gases sangüíneos.

� SaO2 inferior a 90% é fortemente indicativa do diagnóstico.

� A coleta de uma gasometria arterial éobrigatória.

� Troca gasosa inadequada– PaO2 é menor que 60mmHg, – PaCO2 ultrapassa 45mmHg

Status of ABG

Arterial Blood Gas analysis: single most important lab

test for evaluation of respiratory failure .

Evaluation of Respiratory failure

The following parameters are important in evaluation of respiratory failure:

1. PaO2

2. PaCO2

3. Alveolar-Arterial PO 2 GradientP(A-a)O2 Gradient = PIO2 – PaCO2 / Rwhere PiO2 = partial pressure of inspired air,R = 0.8

4. Hyperoxia Test

DIAGNÓSTICO

DIAGNÓSTICO

� PaO2/FiO2 inferior a 300

� Estimativa da PaO2 prevista para a idade, pode ser:

� PaO2 = [ 96,2 - (0,4 X idade em anos) ]

� P(A-a)O2 média, prevista para a idade pode ser estimada pela fórmula:

� P(A-a)O2 = [(idade em anos/4) + 4]

Two key points on curve:

1. PO2 100 mm Hg= SpO2 of 97%

2. PO2 40 mm Hg= SpO2 of 75% (mixed venous blood)

Oxyhemoglobin dissociation curve

Note the steep part of the curve in this areaSmall changes in clinical status will produce large swing in SpO2

DIAGNÓSTICO

� É obrigatória a realização de radiografias de tórax visando detectar a presença de alterações pulmonares.

� Exames adicionais, tais como fibro-broncoscopias, eletrocardiograma, ecocardiograma, tomografia de tórax e culturas, poderão ser pedidos em função das suspeitas e do rumo da investigação clínica.

TRATAMENTO

�O tratamento da IR deve ser individualizado, em função das causas desencadeantes e dos mecanismos fisiopatológicos envolvidos

Oxigenoterapia

� IR aguda� PaO2 for inferior a 60 mmHg ou a SaO2 inferior a 90%,� Oxigenioterapia sempre deverá ser introduzida,

particularmente, nos casos de IR tipo I.

� Os objetivos clínicos, específicos da oxigenioterapia são:

1-corrigir a hipoxemia aguda, suspeita ou comprovada;2-reduzir os sintomas associados à hipoxemia crônica;3-reduzir a carga de trabalho que a hipoxemia impõe ao sistema

cardiopulmonar.

Oxigenoterapia

� Vias de oferta do oxigênio:� Inalatório através de cateter nasal (qualquer idade)� Inalatório através de máscara (acima de 6 anos)� Inalatório através de tenda (qualquer idade)� Inalatório através de halo (Neonatos)� Ventilação não invasiva com BIPAP (acima de 6 anos)� Ventilação não invasiva com CPAP nasal (neonatos e

lactentes < 5 Kg)� Ventilação invasiva (qualquer idade)

How do you follow response to therapy??

� Options include: – PaO2/FiO2 ratio

– Oxygenation index (OI)= Mean airway pressure (MAP) X FiO2 X 100%

PaO2

� Both validated but OI better when ventilated with positive pressure

Ventila ção

� Renovação do gás alveolar

� Ação integrada entre o centro respiratório, vias nervosas, caixa torácica (estrutura osteomuscular) e os pulmões

� VA = (VT – VD)f– VA = ventilação alveolar.

– VT= volume corrente.– VD= volume do espaço morto, anatômico.

– f=freqüência respiratória.

O tratamento da IR ventilatória

� IR tipo II

� Reverter causas obstrutivas � Ventilação mecânica

� Oxigênio poderá melhorar significantemente a PaO2 devido à ausência de shunt, mas não promoverá a necessária lavagem do CO2.

Instala ção de ventila ção mecânica

� PaO2 mantiver-se abaixo de 60 mmHg apesar do uso de altas FiO2.

� Um passo inicial, pode ser ventilação não invasiva� Pode levar a melhoras dramáticas da oxigenação

devido a efeitos fisiológicos variados, tais como a expansão alveolar, o combate às micro-atelectasias e o aumento da capacidade residual, funcional.

� Está indicado apenas em pacientes sem comprometimento importante do nível da consciência

Mechanical Ventilation

Biochemical Injury

Biophysical Injury

Distal Organs Affected

MSOFSlutsky, Tremblay AJRCCM 1998;157:1721

Tobin, M. J. N Engl J Med 2001;344:1986-1996

Lung Injury Caused by Mechanical Ventilation in a 3 1-Year-Old Woman with the Acute Respiratory Distress Syndrome Due to Amniotic-Fluid Embolism

In conclusion …

� Think in terms of oxygenation and ventilation

� Think WHY (ie physiology) the patient is hypoxic/hypercarbic…

� Remember to follow patients closely as they can deteriorate quickly

Ventilatory Management of ARDS: What Have We Learned and What Questions ar e

Unanswered!

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Harvard Medical School, Boston, Massachusetts

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