Ossigenoterapia iperbarica: quali indicazioni? Dott.ssa Silvia Corradini Dipartimento di Scienze Anestesiologiche, Medicina Critica e Terapia del Dolore

Cosa è l’Ossigenoterapia Iperbarica (OTI) Consiste nella somministrazione di ossigeno puro (100%) in una camera pressurizzata ad una pressione superiore alla pressione atmosferica.

Legge di Henry La quantità di gas che si dissolve in un volume di liquido è direttamente proporzionale alla pressione del gas stesso.

T I S S U T A L E Vascolarizzazione Solubilità tissutale dell’ossigeno LA DIFFUSIONE DELL'OSSIGENO NEI TESSUTI E’ FUNZIONE DI: Vascolarizzazione Solubilità tissutale dell’ossigeno Richiesta metabolica

NORMOSSIA NORMOBARICA 98.5% dell’ossigeno è trasportato sotto forma combinata all’emoglobina. 1.5% fisicamente disciolto

IPEROSSIA IPERBARICA 1 ATA 1.88 ml 2 ATA 3.80 ml 3 ATA 6.00 ml L‘ossigeno combinato NON SI MODIFICA !! L‘ossigeno disciolto aumenta in misura lineare con la PA02, quindi il contenuto di ossigeno disciolto in 100 ml di sangue sarà: 1 ATA 1.88 ml 2 ATA 3.80 ml 3 ATA 6.00 ml

FISIOLOGIA DELL’OTI RESPIRAZIONE IN ARIA A 1 ATA: O2 DISCIOLTO = 0.00449 ml/100 ml plasma RESPIRAZIONE IN O2 100% A 3 ATA: O2 DISCIOLTO = 6.42 ml/100 ml plasma PaO2 = 1800 - 2000 mmHg TcO2 = 1400 mmHg Che cosa si intende ottenere con l'uso dell'Ossigeno Iperbarico? Per rispondere a tale domanda bisogna ricordare alcuni dati che ci vengono forniti dalla fisiologia dell'Ossigeno e dalla fisica. Nella respirazione in aria a pressione ambiente (1 atmosfera) la maggior parte dell'Ossigeno viene veicolata, nel sangue, legata all'emoglobina, mentre una percentuale molto piccola si scioglie nel plasma. Situazione opposta nella respirazione in Ossigeno Iperbarico. La legge di Henry afferma che, a temperatura costante, la quantità di un gas che si scioglie in un determinato liquido è direttamente proporzionale alla Pressione parziale del gas e al Coefficiente di solubilità del gas per quel liquido. In 100 ml di plasma, in respirazione normobarica di Ossigeno puro, si sciolgono circa 2 ml di Ossigeno. Ogni incremento della pressione ambiente di 1 Atmosfera assoluta (ATA), fa sì che nel plasma si sciolgano altri 2 ml di Ossigeno per 100 ml. Da questi dati deriva che se un soggetto respira Ossigeno puro alla pressione di 3 ATA la quantità disciolta nel plasma sarà di circa 6 ml/100 ml. Il che equivale alla quantità di Ossigeno normalmente utilizzata dai tessuti durante la respirazione di aria a pressione normale in condizioni basali. Ciò significa, in termini più espliciti, che un organismo, respirando Ossigeno a 3 ATA, sopperisce al suo fabbisogno tissutale con la sola quantità di Ossigeno disciolta nel plasma, indipendentemente, quindi, da quello trasportato con l'emoglobina.

MECCANISMI d’AZIONE dell’OTI Sostituirsi al trasporto dell’O2 a mezzo dell’Hb dove questa è in difetto (mancanza o incapacità funzionale) Ripristinare la diffusione dell’O2 dai capillari alle cellule là dove questa è impedita ( perfusione ematica o spessore mezzi di transito)

Indicazioni OTI Intossicazione da monossido di carbonio (CO) Malattia da decompressione Embolia gassosa

Ulteriori indicazioni OTI Gangrena gassosa da germi anaerobi Lesioni radionecrotiche Ischemia traumatica acuta Innesti cutanei e lembi muscolo-cutanei Osteiti ed osteonecrosi Ulcere con ritardo di guarigione

Ferite difficili Lesione che hanno una assente o diminuita risposta alla terapia medica o chirurgica a causa di fattori locali o sistemici dopo un periodo di almeno 30 giorni

Ferite difficili Il ritardo di guarigione è determinato dall’instaurarsi di ipossia tessutale a cui spesso si sovrappone un’infezione

Approccio multidisciplinare Lavoro di collaborazione tra più specialisti: chirurgo, infettivologo, diabetologo, chirurgo vascolare, chirurgo plastico, ortopedico, medico iperbarico ed infermiere

Guarigione delle ferite Giorno 0 EMOSTASI: contrazione vascolare aggregazione piastrinica formazione di fibrina Giorno 0-3: FASE INFIAMMATORIA: essudato vascolare Infiltrazione di neutrofili Conversione dei monociti in macrofagi

Guarigione delle ferite Giorno 3-6: FASE PROLIFERATIVA: angiogenesi infiltrazione e proliferazione di fibroblasti formazione di collagene Giorno 3-15: FASE di RIMODELLAMENTO: maturazione vascolare conversione da fibroblasti a fibrociti

Pressione parziale di O2 La pressione parziale di O2 minima efficace per lo svolgersi dei normali processi riparativi è di 40 mmHg nella zona lesa

Pressione parziale di O2 Nelle lesioni difficili la PpO2 che spesso si riscontra è inferiore a 15 mmHg

Fattori di crescita Nelle fasi iniziali di riparazione vengono liberati fattori chemottattici, di crescita, da piastrine, fibroblasti, cellule endoteliali, leucociti

Lattati I lattati sono il prodotto terminale della glicolisi che si svolge all’interno dei leucociti. I valori, che rimangono inalterati anche dopo somministrazione di O2, sono attorno a 5-20 mmol/l

Ipossia e lattati I lattati e l’ipossia, nelle fasi iniziali di riparazione delle ferite, sono le forze trainanti del processo riparativo

Meccanismo d’azione dell’OTI Neoformazione di vasi capillari Ripristino del metabolismo aerobio cellulare Miglioramento dell’emoreologia Produzione di collagene Riduzione dell’adesività dei leucociti all’endotelio Riduzione dell’edema lesionale Aumento dell’attività killer dei leucociti Azione battericida e batteriostatica dei radicali liberi Aumento della efficacia di antibiotici

Neoangiogenesi Le cellule endoteliali, già attivate dall’ipossia e dai lattati, in presenza di supporto di O2 manterranno tale attività che condurrà alla formazione di una nuova rete di capillari

Produzione di collagene Il collagene è prodotto dai fibroblasti, cellule che si ritrovano in grande quantità nella zona centrale della ferita. Tali cellule in parte mantengono la capacità di sintetizzare collagene ma in situazioni di ipossia viene meno la capacità di cross-linking delle fibre che determina forza ed elasticità del nuovo tessuto

Effetto paradosso dell’OTI L’OTI determina vasocostrizione iperossica nelle zone normalmente perfuse riducendo il flusso arterioso anche del 20-30%. Tale effetto paradosso va interpretato come un meccanismo di difesa dall’iperossia

Formazione dell’edema L’ipossia determina vasodilatazione di tipo compensatorio, ma l’aumento di flusso determina edema secondario da alterata permeabilità. L’edema determina ulteriore stagnazione del circolo ed aumento della distanza di diffusione che l’O2 deve superare per raggiungere le aree sofferenti L’edema comprime i capillari circostanti peggiorando la circolazione locale (circolo vizioso)

Riduzione dell’edema L’OTI determina vasospasmo arterioso e riduzione della stasi a livello venoso miglior drenaggio interstiziale e riduzione dell’edema miglioramento del microcircolo maggiore disponibilità di O2 tessutale ridotta permeabilità vasale

Modificazioni reologiche L’OTI favorisce: la fibrinolisi prevenendo trombi e microemboli riduce l’aggregazione piastrinica riduce l’adesività dei leucociti all’endotelio vasale riduce la deformabilità dei globuli rossi con minor disturbo del flusso del microcircolo

Radicali liberi I radicali liberi sono ioni, atomi o molecole con un elettrone spaiato nell’orbita esterna; tale configurazione li rende altamente instabili e reattivi perché cercano di recuperare l’elettrone mancante da altri ioni, atomi o molecole per assumere una configurazione più stabile

Radicali liberi O2 forma radicali liberi, anione superossido e ione ossidrile a livello della catena respiratoria mitocondriale al termine della quale forma H2O. I radicali liberi interagiscono con acidi nucleici, proteine, lipidi di membrana

Ipossia e infezione I tessuti ipossici quasi sempre vanno incontro ad infezione per carenza di attività antimicrobica delle cellule deputate all’azione battericida

PMN e monociti PMN e monociti sono prodotti a livello del midollo osseo. L’attività killer è determinata dalla produzione di ROS (reactive oxygen species) a partire dalla riduzione di O2. L’OTI ristabilisce la pressione di O2 necessaria per lo svolgimento dei processi ossidativi che portano alla formazione di ROS

Germi aerobi Tali germi richiedono la presenza di O2 per sopravvivere Sono dotati di sistemi in grado di inattivare in modo parziale l’azione dei ROS (superossidodismutasi e catalasi)

Germi anaerobi Sono germi che vivono in ambiente privo di O2. Sono quindi molto sensibili all’azione battericida dell’ossigeno perché privi di sistemi protettivi nei confronti di ROS, catalasi e ossidasi

Selezione dei pazienti Perché l’OTI sia un trattamento efficace l’ipossia deve essere reversibile I livelli di ipossia e la loro reversibilità vengono utilizzare per selezionare i pazienti idonei alla OTI

Pressione parziale di O2 transcutanea Tale metodica prevede la misurazione della pressione parziale di O2 transcutanea in aria ambiente, durante la respirazione di O2 in maschera e durante OTI respirando O2 al 100% a 2,5 ATA

Alla misurazione di base se: TcPO2 Alla misurazione di base se: TcPO2<20mmHg l’ipossia è responsabile della lesione ed è indicata OTI TcPO2>20mmHg l’ipossia non è la causa della lesione e OTI non è indicata

TcPO2 Misurazione durante OTI: Se TcPO2 aumenta e supera i livelli critici stabiliti per le singole indicazioni l’OTI porta a miglioramento della PpO2 ed è quindi utile Se TcPO2 non supera i livelli critici l’ipossia non è corretta dall’OTI che quindi non ha utilità

Livelli critici di TcPO2 in OTI Trauma arterioso 20 mmHg Flap muscolocutaneo 50 mmHg Ulcere arteriose 50 mmHg Lesioni piede diabetico 100 mmHg