PRESSIONE POSITIVA CONTINUA (nCPAP) & VENTILAZIONE A PRESSIONE POSITIVA INTERMITTENTE CON CANNULE NASALI (nIPPV) C. Moretti Istituto di Clinica Pediatrica.

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2 PRESSIONE POSITIVA CONTINUA (nCPAP) & VENTILAZIONE A PRESSIONE POSITIVA INTERMITTENTE CON CANNULE NASALI (nIPPV) C. Moretti Istituto di Clinica Pediatrica Università di Roma “La Sapienza” VI GIORNATE SALERNITANE DI NEONATOLOGIA ESSENZIALE 4/5 APRILE 2003 - VIETRI SUL MARE

3 PRESSIONE POSITIVA CONTINUA - Compliance polmonare - Stabilità della gabbia toracica - Ventilazione alveolare-stabilità dei gas ematici - Rapporto ventilazione-perfusione - Resistenze delle basse vie aeree - Resistenze del circolo polmonare - Atelectrauma CAPACITA’ FUNZIONALE RESIDUA Volume del polmone a riposo (dopo una espirazione tranquilla)

4 Compliance polmonare

5 Rapporto tra volume alveolare ed azione del surfattante atelectasiaenfisema - riduce la tensione superficiale SURFATTANTE - stabilizza le dimensioni alveolari

6 Rapporto tra Compliance e Capacità Funzionale Residua

7 a) neonatob) adulto diaframma appiattito e con peculiari caratteristiche istologiche costole meno rigide e più orizzontali Stabilità della gabbia toracica

8 lavoro aggiuntivo Effetti della distorsione della gabbia toracica sul volume corrente Vt

9 A B P P VVCFR Rapporto tra compliance della gabbia toracica (g) e del polmone (p) nel nato a termine e nel pretermine Termine 3:1 Adulto = 1:1 gg pp Pretermine 5:1

10 Capacità Funzionale Residua e Ventilazione Alveolare aria fresca  1/6 Valore CFR : 20 –30 ml/Kg

11 CFR bassa: riduzione del gas fresco disponibile negli alveoli CFR elevata: aumento delle resistenze vascolari Capacità Funzionale Residua e Rapporto Ventilazione-Perfusione ATELECTASIAENFISEMA vasocostrizione ipossica

12 Capacità Funzionale Residua e Resistenze del Circolo Polmonare

13 CFR e Atelectrauma

14 danno dell’epitelio dilatazione delle ultime vie aeree atelectasia ridotta rigidità strutturaleridotta compliance VENTILAZIONE B A fluidi e proteine

15 AB Danno dell’epitelio nelle zone di transizione tra ultime vie aeree ed alveoli primitivi

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17 RDS Ridotta CFR Aree di atelectasia e di enfisema Alterazione rapporto V/Q Aumento del lavoro respiratorio Ipoventilazione Edema ed essudato a livello alveolare Alerazione diffusione Ipossia ed Acidosi Shunt D-S

18 Compenso per evitare perdita di CFR: Abduzione delle corde vocali Attività post-inspiratoria del diaframma - Freno espiratorio: - Ridotto Te : Aumento della frequenza respiratoria e del lavoro del respiro

19 Perché il VLBW ha difficoltà a mantenere la CFR? - deficit ed inattivazione del surfattante - ridotta clearance del liquido polmonare - PDA - deformazione della gabbia toracica durante l’inspirazione - scarsa funzionalità del diaframma e dei muscoli intercostali - alla nascita la pressione trans-polmonare è insufficiente per raggiungere una adeguata CFR - ridotta capacità di compenso (gemito, FR elavata, etc.)

20 Effetti della CPAP - migliora la compliance - stabilizza la gabbia toracica e riduce il lavoro del respiro - migliora la ventilazione alveolare - riduce le resistenze vascolari polmonari - migliora il rapporto V/Q - contrasta l’edema polmonare e migliora la diffusione dei gas - ha un effetto protettivo sul surfattante - riduce la frequenza respiratoria - riduce la tendenza alla ostruzione delle alte vie aree - riduce le resistenze delle basse vie aeree

21 Gregory G.A. N Engl J Med 1971 Tecniche di applicazione della CPAP

22 A) Tubo tracheale B) Maschera faccialeC) Cannule nasali

23 Funzionamento del generatore ‘Infant Flow’

24 Sistema Medijet

25 APPLICAZIONI CLINICHE DELLA nCPAP PER IL TRATTAMENTO DELLA RDS - riduzione significativa della BPD nei soggetti O 2 dipendenti a 28 gg. di vita nei centri che adottano precocemente la nCPAP e che tollerano valori relativamente elevati di PCO 2 Avery M.E. Pediatrics 1987

26 APPLICAZIONI CLINICHE DELLA nCPAP PER IL TRATTAMENTO DELLA RDS - l’impiego precoce della nCPAP nei VLBW (entro i primi 30’ di vita o alla comparsa dei primi segni di distress ) si associa ad un minor ricorso all’intubazione ed alla ventilazione meccanica, senza incremento della mortalità o di gravi complicanze - intubazione e ventilazione meccanica vengono realizzate solo in caso di fallimento della nCPAP (apnea intrattabile, ipercapnia con acidosi, necessità di somministrazione del surfattante) Early nCPAP - Kamper J. Acta Paediatr 1990 - Lundstrom K.E. Eur J Pediatr 1996 - Jonsson B. Acta Paediatr 1997 - Gittermann M.K. Eur J Pediatr 1997

27 APPLICAZIONI CLINICHE DELLA nCPAP PER IL TRATTAMENTO DELLA RDS - efficacia dell’uso combinato della nCPAP precoce con la somministrazione di surfattante (fabbisogno di O 2 tra il 40 ed il 60%) nel ridurre la percentuale dei neonati ventilati (dal 63% al 21% nei neonati con EG inferiore alle 30 settimane) e la mortalità nella prima settimana di vita Verder H. Pediatrics 1999 INSURE INtubation-SURfactant-Extubation)

28 INDICAZIONI PER IL TRATTAMENTO DELLA RDS NEI VLBW CON L’APPROCCIO EARLY NCPAP - INSURE - Applicare la nCPAP alla comparsa dei primi segni clinici di RDS con livelli di pressione convenzionali (3-5 cm H 2 O) - Quando la FiO 2 è maggiore del 40% ricorrere all’ INSURE - Il 60-70% dei neonati può essere trattato con tale approccio senza ricorrere alla ventilazione meccanica, anche se tale percentuale si riduce con il diminuire dell’età gestazionale Sandri F. Masson 2002

29 ALTRE APPLICAZIONI CLINICHE DELLA nCPAP - Apnea della prematurità - Divezzamento dalla ventilazione meccanica - Tachipnea transitoria del neonato - Sindrome da inalazione meconiale - Tracheobroncomalacia - Paralisi del nervo frenico

30 Divezzamento dalla ventilazione meccanica QUANDO ESTUBARE? - FiO 2 < 0,35 - MAP < 7 cm H 2 O - Frequenza Ventilatoria < 20 atti/minuto La nCPAP confrontata con l’ossigenoterapia in cappetta riduce la necessità di reintubazione

31 Effetti di differenti livelli di CPAP su PVC, PaO2 e PaCO2 PVC PaCO 2 PaO 2

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33 nIPPV nasal Intermittent Positive Pressure Ventilation …tecnica che fornisce lo stesso supporto della CPAP con cannule nasali, ma con alcuni cicli di pressione positiva forniti dal respiratore nCPAP IPPV

34 Moretti C, et al. Prolonged intermittent positive pressure ventilation by nasal prongs in intractable apnea of prematurity. Acta Paediatr Scand 1981, 70: 211. 10 neonati con peso  1200 g affetti da apnea intrattabile e trattati con nIPPV per un periodo di 5-14 giorni Parametri: - Frequenza: 40 min - Flusso: 8 l/min - PIP: ~ 20 cm H 2 O HR Paw RR INSP ESP Thoracic Impedance

35  l’aumento della pressione è rapido (alto flusso meccanismo a valvola del palato molle)  se è sincronizzata al respiro spontaneo del paziente CONCLUSIONI: Moretti C, et al. Acta Paediatr Scand 1981, 70: 211. - la nIPPV è di scarsa utilità nei pazienti con RDS - la nIPPV è efficce se: palato molle epiglottide

36 nIPPV vs nCPAP trials randomizzati per l’apnea della prematurità  Ryan et al. AJDC, 1989 : nessuna differenza significativa (20 neonati: cannule nasali & tubo nasofaringeo, trial 6h, frequenza 20, nessun dato sul flusso)  Lin et al. Ped Pulmonol, 1998 : significativa riduzione della frequenza di apnea con la nIPPV (34 neonati: nasocannule, trial 4h, frequenza 20, flusso 8 l/min) Paw HR T-Impedance  Garland, et al. Pediatrics, 1985 : rischio inaccettabile di perforazione gastrointestinale: 30 volte maggiore con le cannule nasali rispetto al tubo tracheale

37 nIPPV nSIPPV  Capsula pneumatica di Graseby  Sensore di Flusso Dispsitivi di Trigger : La pressione positiva viene erogata all’inizio di un respiro spontaneo quando la glottide è aperta e può così essere efficacemente trasmessa alle vie aeree distali

38 Capsula pneumatica di Graseby Vantaggi - breve tempo di risposta Svantaggi - posizionamento appropriato - auto-attivazione per movimenti non respiratori - non rilevamento dell’apnea ostruttiva

39 nSIPPV (capsula di Graseby) vs nCPAP trials randomizzati nei VLBW dopo l’estubazione  Friedlich et al. J. Perinatol, 1999 (41 neonati: tubo nasofaringeo, frequenza 10)  Barrington et al. Pediatrics, 2001 (54 neonati: cannule nasali, frequenza 12)  Kalaf et al. Pediatrics, 2001 (64 neonati: cannule nasali, frequenza 15-25, flusso 8 l/min)  signicativo maggior successo nell’estubazione (~ 90% vs ~ 60%)  i neonati che falliscono l’estubazione con la nCPAP possono evitare la re-intubazione grazie all’applicazione della nSIPPV  assenza di effetti collaterali

40 SENSORE di FLUSSO Vantaggi il flusso è il segnale specifico del respiro spontaneo Svantaggi aumento dello spazio morto e delle resistenze anemometro a filo caldo raccordo Moretti, Early Human Development 1999, 56: 167 Perdite ?

41 I FASE: Effetti della nSIPPV e della nCPAP sulla ventilazione nei VLBW dopo l’estubazione variazioni volumetriche del torace: Vt (pletismografo a giacchetto) pressione esofagea: sforzo inspiratorio Tc CO 2 Moretti, et al. Early Human Development 1999, 56: 167 RR Pe Vt Ve PCO 2 (11 neonati, BW m 1141g, GA m 28.1 w)

42 Tracce scalari ottenute da un neonato che mostrano le variazioni della Paw, della pressione esofagea e del volume corrente durante nSIPPV e nCPAP Moretti, et al. Early Human Development 1999, 56: 167 1 sec 1 2 3

43 Frequenza respiratoria, pressione esofagea, volume corrente, volume minuto e TcPO 2 : valori medi ottenuti durante nCPAP e nSIPPV (11 neonati, BW m 1141g, GA m 28.1 w) Modalità RR Pe Vt Ve TcPCO 2 (breaths/min) (cmH 2 O) (ml/kg) (ml/kg/min) (kPa) nCPAP 44 (3) 6.2 (0.6) 5.5 (0.5) 256 (25) 7.3 (0.3) nSIPPV 38 (3)* 4.2 (0.6)* 7.9 (0.6)* 320 (33)** 7 (0.3)** * P  0.05 ** P  0.01 Moretti, et al. Early Human Development 1999, 56: 167

44 nCPAP (n=18) nSIPPV (n=18) P BW (g) GA (w) Age at extub.(d) Doxapram at extub. FiO 2 at extub. Cdyn Raw Vt (exp) 830 ± 89 26.5 ± 1.4 6.6 ± 4 38% 0.28 ± 3% 0.96 ± 0.26 210 ± 84 5.7 ± 0.9 794 ± 140 27.2 ± 1.4 7.5 ± 2 26% 0.27 ± 3% 1.17 ± 0.40 198 ± 52 6.7 ± 0.8 n.s. n.s Caratteristiche cliniche II FASE: nSIPPV (A/C-sensore di flusso) vs nCPAP, trial randomizzato nei VLBW dopo l’estubazione  Criteri di inclusione: BW < 1250 g, A/C per RDS entro 48h dalla nascita, estubazione entro il 14 giorno di vita

45 Risultati nSIPPVnCPAPp % di successo 9256< 0.05 nSIPPV (A/C-sensore di flusso) vs nCPAP, trial randomizzato nei VLBW dopo l’estubazione

46 la nSIPPV nei VLBW  è in grado di garantire una ventilazione efficace e di ridurre lo sforzo inspiratorio spontaneo  è efficace nel prevenire l’insuccesso dell’estubazione  riduce l’ asincronia toraco-addominale e l’incidenza di acidosi respiratoria e di apnea (Kiciman, 1998)  non sono riportati effetti collaterali  ulteriori trial devono confermarne l’efficacia e verificarne la possibilità d’impiego come primo supporto respiratorio CONCLUSIONI…

47 COLLABORATORI:  CAMILLA GIZZI  PAOLA PAPOFF  CARLA FASSI  CATERINA SILVIA BARBARA  FABIO LUPI

48 Freno espiratorio Il “grunting” aumenta la CFR favorendo lo svuotamento omogeneo di alveoli con alta e bassa compliance e con l’incremento della superficie di scambio dovuto al reclutamento di nuovi alveoli Flusso (ml/sec) Pressione Tracheale (cm H 2 O) Respiro tranquillo Ipossia

49 Attività post-inspiratoria del diaframma

50 Kiciman, et al. Pediatric Pulmonology 1998, 25: 175 L’asincronia toraco-addominale è ridotta durante la nSIMV rispetto la nCPAP e la ETT-CPAP outw downw inw upw

51 PERVIETA’ DELLE ALTE VIE AEREE

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55 Equazione di moto del sistema respiratorio P = 1/C · V + R · V Carico elastico Carico resistivo

56 C = P/V P PP VVV COMPLIANCE: rapporto tra pressione (cm H 2 O) e volume (ml) A) diminuita B) normale C) aumentata

57 Rapporto tra Compliance e Capacità Funzionale Residua BASSA COMPLIANCE ALTA COMPLIANCE

58 Curve pressione/volume ed effetti del surfattante CFR Volume d’apertura Volume corrente 1 2 3

59 Torace Addome Vt Sincronia toraco-addominale inizio inspirazione fine inspirazione

60 Rapporto tra compliance ed interfaccia aria-liquido Forze di tensione superficiale a livello dell’interfaccia aria-liquido

61 FASE ESPIRATORIA Tiroaritnoideo (X) Abduzione delle corde vocali freno espiratorio Diaframma (n. frenico) Attività post-inspiratoria freno espiratorio La durata della fase espiratoria è ridotta per evitare perdita di CFR Aumento della frequenza respiratoria e del lavoro del respiro

62 Caratteristiche del sistema respiratorio del neonato rispetto l’adulto - ridotta compliance polmonare - maggior compliance della gabbia toracica - maggiori resistenze al flusso delle vie aeree

63 Resistenze al flusso delle vie aeree - Differenze anatomiche tra neonato ed adulto - Pervietà delle alte vie aeree - Pervietà delle basse vie aeree

64 Differenze anatomiche delle vie aeree tra neonato ed adulto palato molle epiglottide

65 Pervietà delle alte vie aeree genioglosso genioioideo 1 2 3

66 FASE INSPIRATORIA Genioglosso (XII) Genioioideo (XII) Protrusione della lingua e trazione sull’osso ioide Dilatazione e stabilizzazione del faringe Cricotiroideo Posteriore (X) Abduzione delle corde vocali Riduzione resistenze al flusso Alae nasi (VII) Dilatazione delle narici Riduzione resistenze al flusso

67 Fattori che tendono a determinare il collasso delle alte vie aeree e la comparsa di apnee ostruttive - aumento delle resistenze (errata postura, malformazioni) - depressione dei centri del respiro (sonno REM, farmaci) - immaturità dei centri del respiro, disautonomia

68 PRESSIONE POSITIVA CONTINUA SUPPORTO PNEUMATICO DELLE ALTE VIE AEREE CAPACITA’ FUNZIONALE RESIDUA - Compliance polmonare - Resistenze delle basse vie aeree - Lavoro del respiro - Stabilità dei gas ematici-controllo della ventilazione - Rapporto ventilazione-perfusione - Resistenze del circolo polmonare

69 Capacità Funzionale Residua e Resistenze delle basse vie aeree retrazione elastica del parenchima

70 Rapporto tra Capacità Funzionale Residua e Compliance

71 Caratteristiche del sistema respiratorio del neonato rispetto l’adulto - ridotta compliance polmonare - maggior compliance della gabbia toracica - maggiori resistenze al flusso a livello delle vie aeree

72 Caratteristiche del sistema respiratorio del neonato rispetto l’adulto - ridotta compliance polmonare - maggior compliance della gabbia toracica - maggiori resistenze al flusso a livello delle vie aeree

73 La pressione generata dal ventilatore è trasmessa al torace del neonato solo durante i respiri meccanici sincroni Autoattivazione Moretti, Early Human Development 1999, 56: 167 1 sec Inefficace