¿Qué sabemos acerca de este problema?

- La lesión pulmonar inducida por la ventilación mecánica (LPIVM) se origina a partir del intercambio de energía o el poder mecánico entre el ventilador y el parénquima pulmonar, entre otros factores.

- El poder mecánico también se asocia con mortalidad en la UCI, con mortalidad a 30 días y con el número de días sin ventilación mecánica, incluso con un bajo volumen corriente. Los valores elevados de poder mecánico (PM) también se asociaron con mortalidad hospitalaria.

- Un poder mecánico superior a 17 Joules/min da lugar a un riesgo creciente y constante, como se reporta en la literatura.

¿Qué aporta este estudio de nuevo?

- Este estudio evalúa los desenlaces químicos relacionados con el poder mecánico en pacientes ventilados por diferentes causas, incluyendo a pacientes con infección por SARS-CoV-2, en el contexto de la pandemia.

- A pesar de algunas brechas en el conocimiento, hay evidencia de que las variables del poder mecánico deberán gestionarse con precaución, para proporcionar una ventilación mecánica segura y generar menos energía o transmisión del poder mecánico al parénquima pulmonar ya lesionado durante cada respiración, evitando así el aumento exponencial de la LPIVM.

INTRODUCCIÓN

La falla respiratoria aguda es una de las principales razones de ingreso a la unidad de cuidados intensivos (UCI) y la ventilación mecánica es el abordaje para mantener la función respiratoria, hasta la resolución de la condición clínica¹. Los principios de la ventilación mecánica son mejorar el intercambio gaseoso, disminuir el esfuerzo respiratorio del paciente y ganar tiempo mientras se reestablece la fisiología respiratoria y sistémica. La decisión de ventilar a un paciente dependerá de múltiples factores ¹ y tiene indicaciones precisas. La ventilación mecánica se prescribe para cumplir las metas terapéuticas y debe ser monitoreada y controlada para limitar efectos potencialmente dañinos, que forman parte del concepto de lesión pulmonar inducida por la ventilación mecánica (LPIVM)^2,3.

Además del mecanismo responsable por la lesión, debe tomarse en consideración la heterogeneidad del pulmón enfermo, lo cual determina la presencia de variaciones regionales de las unidades alveolares colapsadas u ocupadas y las regiones alveolares distendidas, sometiendo a ciertas áreas del pulmón a mayor estrés y colapso cíclico.

Los determinantes de la LPIVM son las presiones administradas, el volumen y el flujo, además del número de veces que se administran estas variables por unidad de tiempo⁴. Se ha dicho que la LPIVM depende de la cantidad de energía administrada por minuto al pulmón por el ventilador, medida en Joules, denominada poder mecánico^{2) (5)(6}. La energía se usa principalmente para superar la resistencia de la vía aérea y expandir la pared torácica; dicha energía también puede generar daño celular^7-9.

Nuestro objetivo fue describir el valor del poder mecánico en pacientes con infección por SARS-CoV-2 y ventilados por otras causas y su relación con el número de días en ventilación mecánica, días de estancia en UCI y mortalidad, en pacientes que recibieron ventilación mecánica con volumen controlado, durante más de 24 horas en tres unidades de cuidados intensivos en Pereira, entre julio y agosto de 2020. Como objetivo secundario, se describen los parámetros demográficos, clínicos y ventilatorios en los subgrupos de estudio.

MÉTODOS

Estudio de cohorte multicéntrico, analítico, observacional. El protocolo de este estudio fue aprobado por el comité de ética de la Universidad Tecnológica de Pereira bajo el número 04-010620, del 4 de junio de 2020. Este estudio incluye a pacientes ingresados a la UCI de tres instituciones: Hospital Universitario San Jorge, Clínica Los Rosales, y Clínica Comfamiliar en Pereira - Colombia, entre el 1 de julio y el 31 de agosto de 2020; los pacientes necesitaron soporte ventila-torio invasivo con volumen controlado durante más de 24 horas. Se utilizó muestreo de conveniencia, incluyendo a todos los pacientes hospitalizados en los centros de estudio que cumplieron con los criterios de inclusión.

Incluimos pacientes de más de 18 años de edad, con ventilación mecánica con volumen controlado durante más de 24 horas. Se excluyeron los pacientes con historia de ventilación mecánica durante los últimos 30 días, mujeres embarazadas, pacientes con ventilación mecánica en modalidades diferentes a la de volumen controlado e historias clínicas duplicadas o incompletas.

Los datos fueron recopilados por los autores del estudio y sus colaboradores entre julio y agosto de 2020 utilizando un formulario por escrito para recolectar la información (Material complementario 1) y obteniendo los datos de las historias clínicas electrónicas. Se revisó la hoja de monitoreo de la ventilación mecánica de cada institución para obtener los parámetros ventila-torios. Para calcular el poder mecánico, se tomaron dos mediciones para generar los datos y como insumos para la ecuación. Las mediciones se hicieron al momento de la intubación y al comienzo de la ventilación mecánica en los pacientes. La segunda medición se registró 24 horas después de la primera. Las mediciones las hizo un terapeuta respiratorio o un fisioterapeuta con experiencia en cuidado crítico de pacientes adultos con enfermedad respiratoria, de acuerdo con el protocolo descrito en el Material complementario 2.

Se registraron las siguientes variables: demografía (edad, sexo, enfermedades previas), necesidad de soporte inotrópico y terapia renal, diagnósticos, signos vitales, indicadores de severidad de la UCI (APACHE II y SOFA) medidos al ingreso a la UCI. Parámetros ventilatorios incluyendo volumen corriente (Vt), Presión de Final de Expiración Positiva (PEEP), presión máxima o pico (Ppico), frecuencia respiratoria (FR), índice de inspiración : espiración (I: E), tiempo de inspiración (It), y durante una pausa al final de la inspiración, así como la presión meseta de la vía aérea (Pplat).

Las variables secundarias se calcularon como sigue:

ΔPaw. Pplat - PEEP. => Vt / D => E x Vt.⁵⁾

Para el cálculo del poder mecánico (PM), se utilizó la fórmula simplificada propuesta por Gattinoni at al.(5) Poder mecánico (Joule / min) = 0,098 x (frecuencia respiratoria) x (volumen corriente) x [presión pico - (AP /2).⁵

Las variables principales de valoración del estudio fueron el número de días en la UCI y el número de días en ventilación mecánica invasiva. A los pacientes se les hizo seguimiento hasta su muerte o hasta ser dados de alta de la UCI. Los posibles sesgos de selección se controlaron mediante una estricta adherencia a los criterios de inclusión y exclusión; los sesgos de información se controlaron exigiendo un instrumento de recolección de datos totalmente diligenciado y rechazando registros duplicados o incompletos. Adicionalmente, se llevó a cabo un análisis de subgrupos cuando la necesidad de soporte ventilatorio mecánico se debió a la presencia de SARS-CoV-2. Los errores relacionados con el observador se controlaron en función de la homogeneidad de los conceptos utilizados para la inclusión, exclusión y definición de los términos por parte de los terapeutas respiratorios y fisio-terapeutas.

RESULTADOS

La cohorte incluyó un total de 91 pacientes que ingresaron a 3 UCIs en la ciudad de Pereira entre junio y octubre de 2020. 72,5% (n = 66) de los pacientes eran hombres y la edad promedio fue de 59,6 ± 14,9 años. El promedio del APACHE II score fue de 14,5 ± 7,9 y SOFA 8,6 ± 3,4. Se diagnosticó infección por SARS-CoV-2 en 51,6% (n = 47) pacientes y 62,6% (n = 57) fallecieron. Doce porciento (n = 11) de los pacientes requirieron terapia de reemplazo renal, 41,8% (n = 38) recibieron soporte inotrópico y/o vasopresor y 64,8% (n = 59) estaban recibiendo relajantes neuromusculares.

La Tabla 1 muestra las características de los pacientes incluidos, así como la comparación entre pacientes con infección por SARS-CoV-2 y pacientes sin ella. Con relación a los desenlaces clínicos, no se encontraron diferencias entre los grupos de pacientes.

Desenlaces clínicos

Los desenlaces clínicos de los pacientes representados en la Tabla 1 muestran que los pacientes pasaron 12,3 ± 6,2 días en la UCI y 9,2 ± 5,6 días con soporte ventilatorio invasivo. La mortalidad en la UCI fue de 62,6% (n = 57 pacientes). Los desenlaces fueron similares entre los grupos con y sin infección por SARS-CoV-2.

La Tabla 3 muestra el análisis de sobrevida utilizando la regresión Cox para el riesgo de muerte, controlada en función de género, edad, distensibilidad estática, terapia de reemplazo renal, soporte inotrópico, relajantes neuromusculares, infección por SARS-CoV-2 y parámetros ventilatorios. Se encontró una asociación de protección entre los relajantes musculares y el tiempo hasta el fallecimiento en el modelo 1 (HR = 0,175, IC 95% 0,043-0,712), mas no en el modelo 2.

Tabla 3 Análisis utilizando la regresión Cox para el riesgo de muerte en pacientes con soporte ventilatorio y con y sin infección por SARS-CoV-2 en tres hospitales en Pereira, Colombia. 

Variables	Modelo crudo			Modelo ajustado 1*			Modelo ajustado 2*
	HR		IC95%	HR		IC95%	HR		IC95%
Terapia de reemplazo renal	1,456	0,65	3,24	1,369	0,525	3,571	1,423	0,56	3,615
Soporte Inotrópico / vasopresor	0,88	0,51	1,51	0,556	0,243	1,271	0,764	0,398	1,468
Relajación Neuro- muscular	0,77	0,44	1,34	0,175	0,043	0,712	0,358	0,121	1,057
Infección por SARS-CoV-2	1,03	0,6	1,75	1,116	0,418	2,976	1,496	0,613	3,651
Parámetros Ventilatorios
Frecuencia respiratoria
12 a 17	1			1
18 a 21	0,906	0,462	1,775	3,033	0,791	11,629
26 a 35	1,306	0,697	2,445	4,178	0,983	17,761
Volumen corriente
330 a 399	1			1
400 a 459	0,94	0,52	1,7	1,015	0,501	2,058
460 a 562	0,603	0,28	1,301	0,381	0,132	1,100
Presión de conducción
3 a 9	1			1
10 a 11	1,453	0,742	2,845	2,219	0,782	6,301
12 a 26	1,39	0,753	2,566	3,119	0,737	13,200
Poder mecánico
4 a 16	1
17 a 25	0,89	0,466	1,698				1,141	0,503	2,589
26 a 63	1,095	0,572	2,096				1,52	0,664	3,479

*Ajustado en función de género, edad y distensibilidad estática.

Fuente: Autores.

La Figura 1 muestra el promedio de días en la UCI y el número de días en ventilación mecánica invasiva (VMI) de acuerdo con los terciles de los parámetros ventilatorios. La Figura 2 muestra la sobrevida de pacientes con ventilación mecánica invasiva. El panel A muestra la sobrevida de acuerdo con los terciles de poder mecánico sin que se identificaran diferencias entre grupos. El panel B muestra la sobrevida de acuerdo con el uso de relajantes neuromusculares, observándose un mayor porcentaje de sobrevida y menos días de permanencia en la UCI en el grupo de pacientes con relajantes neuro-musculares.

Fuente: Autores.

Figura 1 Promedio de días promedio en una UCI y días en VMI, de acuerdo con los terciles de parámetros ventilatorios en pacientes con ventilación mecánica invasiva en 3 UCIs en Pereira, Colombia. 

Fuente: Autores.

Figura 2 Sobrevida de pacientes con ventilación mecánica invasiva en 3 UCIs en Pereira, Colombia. El gráfico A muestra la sobrevida de acuerdo con los terciles de poder mecánico y B de acuerdo con el uso de relajantes neuromusculares al momento de la intubación. 

DISCUSIÓN

La LPIVM es el resultado de la relación entre la energía proporcionada por el ventilador al parénquima pulmonar y cómo responde el pulmón. Por otra parte, existen diversas causas de LPIVM, incluyendo las presiones, el volumen, el flujo y la frecuencia respiratoria. Además, existen condiciones que favorecen la lesión pulmonar, a saber: la cantidad de edema pulmonar, la reducción del volumen del pulmón, heterogeneidad de los pulmones, colapso cíclico y pérdida de la distensibilidad, además de factores extra-pulmonares tales como la perfusión, el pH, y la temperatura durante el soporte con ventilación mecánica. Todos estos factores interactúan^10-11.

La mayoría de los estudios sobre LPIVM se enfocan en los componentes estáticos de la ventilación. Sin embargo, otro factor de impacto es la frecuencia respiratoria que determina el número de veces que se induce barotrauma o volutrauma potencial por minuto ^{(12, 13)}. El flujo de inspiración es otra variable relacionada con el desarrollo de la LPIVM y podría partirse del supuesto de que la velocidad de flujo juega un papel aún más significativo en un pulmón heterogéneo desde el punto de vista mecánico¹⁴. Existen predictores dinámicos y estáticos, pero tradicionalmente las estrategias de protección pulmonar se han enfocado en mediciones y características estáticas del ciclo de corriente, como el volumen corriente (Tv), la presión meseta (Pplat), el PEEP, y recientemente la presión de conducción (AP). La importancia de estas mediciones se basa en experimentos en animales y en datos clínicos que respaldan su pertinencia^14-25.

El grupo de Gattinoni afirma que todos los factores mecánicos que participan en la ventilación, a saber: volumen corriente, presión de conducción, flujo, resistencia, frecuencia respiratoria y PEEP, son solo diferentes componentes de una única variable física que es el suministro de energía en el tiempo; es decir, el poder mecánico⁵. La ecuación del poder mecánico se deriva de la ecuación de movimiento respiratorio en la cual la presión del sistema respiratorio tiene un componente elástico necesario para distender el parénquima pulmonar, un componente de resistencia necesario para que avance el flujo de aire contra la resistencia de la vía aérea y un componente de inercia debido a cambios en el parénquima pulmonar, producidos por la aceleración de volumen^3,4. Con la adición del PEEP en cualquier momento, la presión en todo el sistema respiratorio será igual a:

P = ELrs ∙ AV + Raw -F+ PEEP

(P: presión en el sistema respiratorio en cualquier momento. ELrs: elastancia total del sistema respiratorio. AV: Volumen corriente. Raw: resistencia del tracto respiratorio. F: flujo. PEEP: presión positiva al final de la espiración.)

Por lo tanto, la LPIVM es el resultado del intercambio de energía o del poder mecánico entre el ventilador y el parénquima pulmonar, entre otros factores. En nuestro estudio, la razón principal del uso de la ventilación mecánica en pacientes sin diagnóstico de infección por SARS-CoV-2 fue la falla hipoxémica respiratoria secundaria a la infección aguda del tracto respiratorio; la presión de conducción y el poder mecánico fueron más elevados en pacientes con infección por SARS-CoV-2, mientras que tanto la distensibilidad dinámica como la estática fueron más elevadas en pacientes sin infección por SARS-CoV-2.

Los valores del poder mecánico encontrados concuerdan con los reportados en estudios de cohortes de las bases de datos internacionales; se documentó un valor más alto del poder mecánico en pacientes con infección por SARS-CoV-2 y el análisis de terciles no se observaron diferencias significativas entre grupos, como tampoco diferencias significativas en el análisis de la sobrevida utilizando la regresión Cox para el riesgo de muerte. Sin embargo, no existe evidencia científica concluyente hasta la fecha que indique cuál es el valor límite del poder mecánico en la población con infección por SARS-CoV-2 sometida a ventilación mecánica invasiva, e incluso en la población con SDRA debido a otras causas; los valores de poder mecánico han sido heterogéneos en los distintos estudios publicados hasta el presente.

Los resultados del presente estudio deberán interpretarse a la luz de algunas posibles limitaciones: diferencias poblacionales en términos de los motivos por los cuales se administra ventilación mecánica y, en el contexto de la pandemia de COVID-19, la heterogeneidad de las características pulmonares y ventilatorias de los pacientes. Por lo tanto, llevamos a cabo algunos análisis de sub-grupos según se describe. Una de las limitaciones del estudio son las diferencias en cómo se registra la mecánica ventilatoria por parte de diferentes miembros del personal en un estudio multicéntrico, a pesar de que se monitoreó al terapeuta respiratorio para asegurar la correcta implementación del protocolo. Con relación a la posición de los pacientes, la variable de ventilación en posición prona no se consideró en el diseño inicial, y debido a factores fisiológicos inherentes a la posición, estos factores pudieran alterar los resultados de la mecánica ventilatoria.

En nuestro estudio se observaron tanto una mejor tasa de sobrevida y una permanencia en UCI más corta, entre el grupo de pacientes en los que se usaron relajantes musculares; no obstante, sería necesario un estudio diseñado específicamente para verificar esta asociación. Deberán realizarse otros estudios prospectivos para evaluar el valor del poder mecánico, tanto al momento del ingreso, como a las 24 a 48 horas se seguimiento, además de una valoración después de 8 días de aplicar la estrategia de ventilación mecánica.

Este estudio sienta las bases para investigaciones futuras en el campo del poder mecánico, en pacientes con SDRA por causa de infección por SARS-CoV-2 y plantea la necesidad de un monitoreo permanente de este grupo de pacientes sometidos a ventilación mecánica.

En conclusión, el monitoreo continuo de la ventilación mecánica favorece un abordaje terapéutico seguro²⁶. Un alto poder mecánico es una variable descrita como predictor de desenlaces desfavorables en pacientes sometidos a ventilación mecánica, considerando el substrato fisiológico de la ecuación de movimiento. Sin embargo, el valor específico del poder mecánico límite para garantizar una ventilación que proteja en todos los grupos de pacientes tratados con ventilación mecánica no está aún claramente definido. Nuestros resultados abren el camino hacia investigaciones en el futuro en el campo de poder mecánico, como variable a ser evaluada en el monitoreo de rutina de la ventilación mecánica.

DECLARACIONES ÉTICAS

RECONOCIMIENTOS