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Jornal de Pediatria

Print version ISSN 0021-7557

J. Pediatr. (Rio J.) vol.83 no.4 Porto Alegre July/Aug. 2007

http://dx.doi.org/10.2223/JPED.1648 

ARTIGO ORIGINAL

 

Efeito da posição prona sem PEEP na oxigenação e complacência em modelo experimental com lesão pulmonar

 

 

Ana Cristina Z. YaguiI; Oswaldo S. BeppuII

IFisioterapeuta. Especialista em Fisioterapia Respiratória, Universidade Federal de São Paulo – Escola Paulista de Medicina (UNIFESP–EPM), São Paulo, SP. Mestre, UNIFESP–EPM, São Paulo, SP
IIProfessor adjunto, Disciplina de Pneumologia, UNIFESP–EPM, São Paulo, SP

Correspondência

 

 


RESUMO

OBJETIVO: Observar os efeitos da posição prona e a necessidade da pressão expiratória positiva final (PEEP) na melhora da oxigenação.
MÉTODOS: Dezesseis ratos foram anestesiados e ventilados com volume corrente de 8 mL/kg, freqüência respiratória de 60 rpm e PEEP = 0 cmH2O (ZEEP), em posição supina por 30 minutos. Após, foi induzida a lesão pulmonar através da instilação intratraqueal de ácido clorídrico. Quando estabelecida a lesão, os ratos foram pronados por mais 30 minutos e randomizados em dois grupos: grupo 1: associou–se PEEP = 5 cmH2O; grupo 2: manteve–se ZEEP. Medidas de mecânica pulmonar, da gasometria arterial e de pressão arterial média foram coletadas ao final de cada fase.
RESULTADOS: A pressão parcial de oxigênio do grupo 1 aumentou significativamente de 98,7±26,5 para 173,9±58,4 mmHg entre as fases lesão e prona; o grupo 2 não se alterou, variando de 99,6±15,4 para 100,5±24,5 mmHg. Quanto à complacência, o grupo 1 também apresentou melhora significativa, de 0,20±0,01 para 0,23±0,02 mL/cmH2O, ao passo que o grupo 2 mais uma vez não apresentou melhora, de 0,21±0,02 para 0,22±0,01 mL/cmH2O. A medida da pressão arterial média não apresentou alterações significativas em ambos os grupos durante todo o experimento.
CONCLUSÕES: A posição prona somente apresentou melhora da oxigenação e mecânica respiratória quando associada à PEEP = 5 cmH2O. A posição prona com e sem PEEP = 5 cmH2O não trouxe prejuízos hemodinâmicos.

Palavras–chave: Decúbito ventral, SDRA, PEEP.


 

 

Introdução

A hipoxemia arterial secundária, principalmente ao aumento de shunt pulmonar, é a principal alteração fisiológica que ocorre na injúria pulmonar aguda e síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA) e é um elemento importante para sua definição1,2. Para o seu combate, utilizam–se várias manobras ventilatórias, como a ventilação mecânica com pressão expiratória positiva final (PEEP), recrutamento alveolar, ventilação de alta freqüência3–5 e manobras não–ventilatórias, como a administração de óxido nítrico, surfactante, balanço hídrico, uso de corticóides5–8, etc.

A utilização de PEEP é a medida mais eficiente para a melhora da oxigenação, embora ainda não se conheça o melhor método de sua aplicação9–11. Entretanto, pode causar graves alterações hemodinâmicas, de modo que sua administração pode tornar–se um problema. Apesar de todas essas medidas, muitas vezes a hipoxemia ainda persiste, sendo necessária a administração de altas frações inspiradas de oxigênio em níveis de sua toxicidade, o que faz com que outras medidas se tornem necessárias. Dentro destas, a posição prona é a mais eficiente, e a sua utilização, apesar de não demonstrar diminuir a mortalidade12–14, tem se mostrado importante para a melhora da oxigenação arterial15. Em estudos clínicos, sua aplicação melhora a oxigenação em 75–80% dos pacientes, por isso tem sido preconizada em consensos de ventilação mecânica da SDRA5.

Em 1976, Piehl & Brown mostraram, em estudo retrospectivo, que a posição prona melhorou a oxigenação em cinco pacientes com SDRA sem, no entanto, observar quaisquer efeitos deletérios16. Em torno de 1 ano mais tarde, Douglas et al. demonstraram, em um estudo prospectivo, que a posição prona seria efetiva para melhorar a oxigenação na SDRA17. Vários trabalhos clínicos e experimentais surgiram posteriormente, mas o mecanismo que causa a melhora ainda é bastante controverso18,19. Também é controversa a relação da PEEP, posição prona e melhora da oxigenação20.

O objetivo do presente trabalho é verificar se somente a posição prona sem utilização da PEEP pode alterar a oxigenação arterial em um modelo experimental de SDRA e, a partir do seu resultado, postular um mecanismo fisiológico desta melhora.

 

Métodos

O protocolo foi submetido e aprovado pelo comitê de ética da Universidade Federal de São Paulo/ Escola Paulista de Medicina (UNIFESP–EPM), parecer 0172/04. Foram estudados 16 ratos machos da linhagem Wistar, com peso variando de 0,35 a 0,42 kg, procedentes do biotério central da UNIFESP–EPM. No dia do experimento, era sorteado o grupo no qual o rato seria enquadrado. Os ratos eram pesados (balança Agran, modelo 1715) e anestesiados com tiopental sódico na dosagem de 50 mg/kg via intraperitoneal, sendo este complementado ao longo do experimento à medida que fosse necessário. A artéria carótida era cateterizada com cateter de polietileno e mantida heparinizada para a medida da pressão arterial média (PAM), verificada durante todo o estudo através do monitor de pressão invasiva (Modelo AVS – projetos especiais) e também para a coleta da gasometria arterial. Eram colhidos 200 µL de sangue arterial para análise de gasometria arterial através do aparelho Radiometer Copenhagen ABL 520 nos seguintes períodos: basal (1ªfase), lesão (2ªfase) e prona (3ªfase). A veia pulmonar era também cateterizada com o mesmo cateter de polietileno e utilizada para hidratação com solução salina na dosagem de 10,0 mL/kg/h, através da bomba de infusão NIKKISO. Os ratos foram curarizados com 0,1 mL/kg de brometo de pancurônio (Pavulon) e mantidos sob ventilação mecânica com a utilização do ventilador Inter 3 (Intermed, Brasil) adaptado para pequenos animais, com fração inspirada de oxigênio a 100%, volume corrente (Vt) em torno de 8 mL/kg, freqüência respiratória em torno de 60 rpm, fluxo inspiratório de 10 mL/s e PEEP = 0 cmH2O (ZEEP), em posição supina por 30 minutos, sendo esta a fase basal. Para dar continuidade ao estudo, os ratos deveriam apresentar uma PaO2 inicial > 300 mmHg. Para induzir a lesão pulmonar, era infundido 1 mL/kg de ácido clorídrico (HCl) (0,1N com pH igual a 1,5) em bolus intratraqueal, com o rato desconectado do ventilador mecânico em posição de Trendelenburg invertido. Após infusão, era dado início ao período da lesão. Porém, se após os 30 minutos não fosse confirmada a SDRA (PaO2 ≤ 200 mmHg), era reinfundido mais 50% da dose inicial de HCl e mantido por mais 30 minutos em ventilação mecânica até que se confirmasse a lesão. Foram colhidas as médias de três medidas da pressão de pico (Ppico), PEEP, fluxo, e calculados o Vt obtido através dos valores colhidos com um pneumotacógrafo (Hans Rudolph Inc., 0–3 LPM) colocado entre o ventilador e a traqueostomia do animal e também do programa de aquisição de dados do computador (PicoScope). A seguir, foram calculadas as medidas de complacência dinâmica (Cdyn), através da fórmula Volume/Ppico – PEEP. Depois de estabelecida a lesão, os ratos eram randomizados em dois grupos: grupo 1: os ratos eram pronados e associava–se PEEP = 5 cm/H2O; grupo 2: os ratos eram pronados com PEEP = 0 (ZEEP). Esta foi chamada de terceira fase do protocolo, sendo que os ratos permaneceram nela por mais 30 minutos. Os valores foram expressos em médias com desvio padrão (DP). Para comparação entre os grupos, foi utilizado teste t de Student não–pareado. Para a comparação das diferentes fases de cada grupo, utilizamos a análise de variância para dados dependentes. Quando o teste apresentou valores estatisticamente significantes, foi complementado pelo teste de Tukey–Kramer. Foi utilizado o programa Instat. O tamanho da amostra calculada, considerando uma variabilidade da ordem de 31 mmHg (fase piloto) e procurando encontrar uma diferença entre os dois grupos da ordem de 50 mmHg, foi de oito animais em cada grupo para um valor de alfa = 0,005 e beta = 0,80.

 

Resultados

Não houve morte de qualquer animal antes do término de cada experimento. Foram excluídos do experimento quatro ratos, pois apresentavam PaO2 < 300 mmHg no período basal. Os dois grupos não apresentaram diferenças significativas nas variáveis estudadas no período basal, tanto no peso quanto na troca gasosa, mecânica pulmonar e PAM. Quanto à troca gasosa, os dois grupos apresentaram uma queda significativa da PaO2 entre as fases basal e lesão; o grupo 1 apresentou melhora significativa da PaO2 entre as fases lesão e prona, como mostram a Tabela 1 e Figura 1, ap passo que o mesmo não aconteceu no grupo 2. Quanto à variável mecânica respiratória, os dois grupos apresentaram piora da complacência pulmonar dinâmica entre as fases basal e lesão (Tabela 1). O grupo 1 apresentou melhora significativa da complacência entre as fases lesão e prona; já o grupo 2 não apresentou melhora (Tabela 1, Figura 2). A variável hemodinâmica (medida da PAM) não apresentou alterações significativas em ambos os grupos durante todo o experimento (Tabela 1).

 

 

 

 

 

 

Discussão

A resposta à PEEP e posição prona pode variar na SDRA pulmonar e extrapulmonar21,22, de modo que a interpretação deste estudo deve ser feita considerando este fato. O modelo por nós estudado representa mais a SDRA pulmonar. Além disso, a resposta pode variar se o infiltrado é localizado ou difuso23.

Apesar da necessidade da utilização de PEEP na SDRA para a melhora da oxigenação e também da proteção da lesão pulmonar induzida ou associada à ventilação mecânica, não o fizemos na posição supina por dois motivos:

–Os efeitos da PEEP na posição supina são sabidamente conhecidos;

–A utilização da PEEP na posição supina recrutaria os alvéolos pulmonares e poderia determinar alterações hemodinâmicas, fatores que poderiam alterar a interpretação dos resultados estudados na posição prona.

Além disso, um dos objetivos do trabalho era postular o mecanismo de resposta da oxigenação e mecânica na posição prona, que a utilização prévia da PEEP poderia prejudicar. Neste trabalho, utilizamos PEEP com valor de 5,0 cmH2O baseado em nossas experiências e em outras anteriores. Observamos que este nível de PEEP já melhorava significativamente a oxigenação arterial23 e que, neste modelo, valores maiores de PEEP poderiam alterar a hemodinâmica, principalmente em ratos, levando a uma instabilidade que poderia causar morte dos animais, não permitindo a realização do experimento. Também foi observado que valores de PEEP acima destes valores diminuíam o débito cardíaco, dificultando a interpretação na troca gasosa, pois sabe–se que a alteração hemodinâmica pode afetar substancialmente a troca gasosa. Além do que, esse valor de PEEP é um valor comumente utilizado na faixa pediátrica24.

A maioria dos estudos demonstra que a posição prona por si só não altera o débito cardíaco. Em nosso experimento, apesar de não termos medido o débito cardíaco, a PAM mostrou–se constante nos dois grupos, sugerindo que não houve alteração hemodinâmica cardiovascular.

O nosso estudo na posição prona foi realizado em um período de 30 minutos, tempo no qual, em estudos clínicos, 90% dos pacientes que respondem com a melhora da troca gasosa já o fizeram13. Entretanto, alguns pacientes podem melhorar após 120 minutos, de modo que, se os resultados clínicos fossem semelhantes aos experimentais, talvez com um tempo maior ainda pudéssemos observar a melhora da oxigenação arterial.

Apesar do uso da posição prona para melhorar a oxigenação arterial em pacientes com SDRA, poucos estudos têm investigado o mecanismo regional desta melhora.Lammet al.19 mostraram que a posição prona estava associada com a distribuição mais estreita da relação ventilação/perfusão (mais homogênea) e com um aumento relativo da relação ventilação/perfusão na região dorsal do pulmão.

Na tomografia computadorizada de tórax, apesar de as lesões da SDRA serem heterogêneas, elas ocorrem principalmente na região dorsal do pulmão21. Desta maneira, na posição supina, a ventilação pulmonar sem PEEP é distribuída principalmente para a região ventral do pulmão. A relação entre a ventilação na região ventral e dorsal é em torno de 2,5:1. Com a introdução da PEEP, a distribuição da ventilação torna–se progressivamente mais homogênea, com a relação sendo próxima de 1:1 com a utilização de 20 cmH2O de PEEP25. Este dado sugere que há alteração na complacência regional com PEEP, levando à diminuição da mesma na região ventral e a um aumento na região dorsal, devido à larga quantidade de tecido potencialmente recrutável.

Na posição prona na SDRA, a distribuição da pressão transpulmonar é mais homogênea, comparada à supina. Há um movimento de densidade pulmonar da região dorsal para ventral, além de uma distribuição mais homogênea da ventilação. Vários mecanismos podem causar esta alteração, incluindo a reversão do gradiente do peso do pulmão, transmissão do peso do coração, transmissão do conteúdo abdominal e a forma da parede torácica e pulmonar18. Em relação à perfusão, se esta respeitasse apenas ao efeito gravitacional, a maioria iria para a região dorsal na posição supina, e para a região ventral na posição prona. Porém, há dados demonstrando que, na posição prona, desobedecendo ao gradiente gravitacional, a perfusão ainda mantém–se maior na região dorsal dos pulmões, apesar da influência de vários fatores, como vasoconstrição hipóxica, obliteração vascular e compressão extrínseca dos vasos18,26. Por ser a região dorsal a mais perfundida e a predominantemente lesada na SDRA, na posição supina, isso faz com que haja piora do shunt pulmonar.

Não se sabe se a melhora da troca gasosa na posição prona é conseqüência da restauração da aeração nas regiões de shunt ou pela redistribuição de perfusão para longe dessas regiões. Richter et al.27 fizeram um estudo em sete carneiros que apresentavam SDRA por lavagem pulmonar para tentar responder a pergunta acima, usando tomografia de emissão de pósitrons (PET) para verificar a distribuição regional de shunt pulmonar, aeração, perfusão e ventilação. Os autores concluíram que, no modelo estudado, a melhora da oxigenação resultava da restauração da aeração e diminuição de shunt pulmonar na região dorsal, ao passo que a perfusão era mantida nesta região, apesar de haver pequena redistribuição para a região ventral, sem uma concomitante redução da aeração ou aumento do shunt na região ventral. Entretanto, o fator crítico para a melhora da oxigenação foi mesmo a restauração da aeração nas regiões dorsais. Este dado é consistente com a presença de menor gradiente de pressão pleural na posição prona, conforme descrito anteriormente.

Em nosso estudo, este fato provavelmente ocorreu. Sem a utilização de PEEP, a região dorsal, quando colocada ventralmente, não abriu os alvéolos colapsados. A perfusão, como também já foi demonstrado, manteve–se preferencialmente para esta região, de modo que o shunt pulmonar se manteve. Já com a utilização do PEEP, os alvéolos preferencialmente desta região (dorsal) se abriram, havendo melhora da relação V/Q, com diminuição do shunt pulmonar. Mesmo com a utilização de PEEP, a perfusão mantém–se maior na região dorsal na posição prona. Se utilizássemos níveis mais elevados de PEEP, talvez pudéssemos observar ainda melhores resultados da oxigenação, apesar da controvérsia dos efeitos da PEEP na posição prona28.

Com isso, acreditamos que provavelmente houve uma homogeneização maior da ventilação pulmonar quando pronamos nossos ratos com PEEP de 5 cmH2O. Além das áreas recrutadas pela PEEP, que melhoraram a relação V/Q, a perfusão possivelmente também favoreceu a melhora da oxigenação observada.

Assim, especulamos que a posição prona por si só não seria capaz de melhorar a oxigenação sem PEEP em SDRA de origem pulmonar, na qual sabemos que apresenta menor potencial de tecido pulmonar recrutável por maior quantidade de alvéolos preenchidos de líquido e que necessitariam de maiores pressões para abertura alveolar. No entanto, alguns autores mostram melhora na oxigenação quando os pacientes são colocados em prona mesmo em ZEEP, como Vieillard–Baron et al.29, que compararam ZEEP e PEEP = 6 cmH2O em 11 pacientes com SDRA de origem pulmonar, com hipoxemia grave. Porém, a diferença entre o nosso estudo é que todo o grupo foi colocado em posição supina em ZEEP e após com PEEP = 6 cmH2O, e, a seguir, o mesmo grupo foi pronado em ZEEP e PEEP = 6 cmH2O, sendo que, quando o grupo foi passado para a posição prona em ZEEP, já tinha sido utilizada pressão expiratória final mais elevada (6 cmH2O), possivelmente já recrutando algumas áreas previamente colapsadas. Muitos autores demonstram a melhora da oxigenação na posição prona, como Pelosi et al.30, porém todos esses estudos utilizam os mesmos níveis de PEEP que já eram previamente utilizados na posição supina antes de serem pronados. Portanto, a melhora da oxigenação observada está associada a parâmetros ventilatórios que promovam ou promoveram um recrutamento alveolar adicional, o que não aconteceu em nosso estudo, pois observamos o efeito somente da posição prona sem PEEP.

Em relação à complacência pulmonar, os resultados são controversos. Alguns trabalhos demonstram a sua queda, e outros um aumento quando em prona. Parece que a complacência pulmonar depende da etiologia da SDRA. Quando a etiologia é de causa pulmonar, a complacência diminui, ao passo que, na extrapulmonar, poderia aumentar. A evolução da complacência pulmonar depende da rigidez da parede torácica e do recrutamento do pulmão. Esta é a razão porque nas de causa extrapulmonar a complacência tende a melhorar, pois há mais parênquima pulmonar a ser recrutado. Em nosso trabalho, a complacência melhorou com a utilização de PEEP de 5 cmH2O, e não com ZEEP. Não medimos a complacência estática, mas sim a dinâmica, de modo que não podemos afastar a possibilidade de que a utilização de PEEP tenha melhorado a resistência das vias aéreas, aumentando o volume pulmonar e, com isso, melhorando a Cdyn.

Observamos que, em modelo experimental de SDRA induzida por HCl, que é um modelo que espelha a broncoaspiração, comum principalmente em prematuros, a posição prona somente apresentou melhora da oxigenação nos primeiros 30 minutos quando associada à pressão positiva expiratória final (PEEP = 5 cmH2O); A posição prona também apresentou melhora, no tempo estudado, na mecânica respiratória no grupo 1, e não apresentou melhora significante no grupo 2. Porém, como o poder de teste foi de 0,05, não podemos descartar um erro do tipo beta entre as fases lesão e prona em ZEEP. A posição prona não trouxe prejuízos hemodinâmicos em nenhum dos grupos (com ou sem PEEP).

A conclusão do nosso trabalho, portanto, é que, para a melhora da oxigenação na posição prona, é fundamental que os alvéolos estejam abertos pela utilização da PEEP ou talvez por manobras de recrutamento alveolar.

 

Agradecimentos

Agradeço à CAPES pela bolsa durante toda minha pesquisa.

 

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Correspondência:
Ana Cristina Zanon Yagui
Rua Sararé, 287/103, Alto de Pinheiros
CEP 05452–010 – São Paulo, SP
Email: anac.yagui@gmail.com

Artigo submetido em 13.11.06, aceito em 28.02.07.