La Decapneizzazione nel paziente Ipercapnico

Fisiopatologia della respirazione
La respirazione ha la funzione di fornire all’organismo un adeguato apporto di ossigeno e rimuovere l’anidride carbonica. Per eseguire questo compito il sistema respiratorio ha a disposizione una pompa composta da parete toracica, muscoli respiratori, dai centri nervosi che controllano i muscoli e dai nervi che connettono i centri nervosi ai muscoli. La pompa esegue un lavoro creando un gradiente pressorio che permette l’introduzione di aria attraverso le vie aeree (trachea, bronchi e loro diramazioni) convogliandola in un area in cui avviene lo scambio di gas tramite gli alveoli e la barriera emato-capillare (superficie respiratoria). Il sistema ventilatorio è composto essenzialmente da due parti: una struttura che garantisce lo scambio di gas (il polmone) e una pompa che assicura la ventilazione.
La respirazione quindi si esercita su vari livelli :
1) Sistema Nervoso Centrale
2) Muscoli e parete toracica
3) Vie aeree e loro diramazioni
4) Superficie respiratoria
5) Sistema Cardio-Circolatorio
La respirazione si svolge inoltre attraverso tre meccanismi:
Ventilazione: il passaggio dell’aria dall’ambiente agli alveoli.
Diffusione: il movimento dei gas (O2, CO2) dagli alveoli ai capillari.
Circolazione: la modalità con la quale l’O2 viene trasportato e ceduto ai tessuti periferici

L’insufficienza Respiratoria
L’IR è l’incapacità da parte del sistema respiratorio di mantenere uno scambio gassoso adeguato alle richieste metaboliche; ha due origini:
1) Malattie del parenchima polmonare con quadro di ipossiemia con normo o ipocapnia: pneumonectomia, enfisema, edema polmonare, polmonite, atelettasia, fibrosi polmonare, embolia polmonare, anemie …
2) Deficit di pompa respiratoria ( insufficienza ventilatoria) con quadro di ipossiemia e ipercapnia: ostruzioni delle vie aeree (broncospasmo), patologia neuromuscolare, sindrome dell’apnea da sonno, depressione farmacologia (es.intossicazione barbiturici), patologia SNC, difetto meccanico della parete (cifoscoliosi)…
L’affaticamento e l’esaurimento dei muscoli respiratori costituiscono una delle maggiori cause dei difetti della pompa di ventilazione. Il muscolo quindi assume un ruolo sempre più centrale nell’ambito dell’insufficienza respiratoria. L’IR può essere meglio definita come Fatica Respiratoria, caratterizzata dall’incapacità di un muscolo di sviluppare forza o velocità contrattile in seguito ad aumentato carico di lavoro, reversibile dopo il riposo. La fatica respiratoria in altre parole è l’incapacità di continuare a generare la pressione necessaria per ottenere un’adeguata ventilazione alveolare. Questa definizione introduce il concetto di Ventilazione Meccanica.

Ventilazione Meccanica

Il cardine della terapia è comunque la ventilazione meccanica con intubazione endotracheale. L'intubazione tracheale e la ventilazione meccanica vanno prese in considerazione se la frequenza respiratoria è > 30/min o se è necessaria una FiO2 > 60% mediante maschera facciale per mantenere la PO2 intorno a 70 mm Hg per più di alcune ore. In alternativa all'intubazione, una maschera a pressione positiva continua nelle vie aeree. Tali maschere non sono consigliate per pazienti con stato di coscienza depresso per il rischio di inalazione e devono essere sostituite da un ventilatore se il paziente progredisce verso una grave insufficienza respiratoria, se mostra segni di fatica dei muscoli respiratori con aumento della frequenza respiratoria e della PCO2 arteriosa. È ormai provato con sufficiente evidenza come i grossi volumi tidalici impiegati nel corso della ventilazione meccanica convenzionale (da 10 a 15 ml/kg) possano danneggiare i polmoni. Il danno polmonare da barotrauma, indotto dalle alte pressioni del ciclo, si può manifestare con rotture tissutali (p. es., pneumomediastino, pneumotorace, enfisema sottocutaneo, embolia gassosa sistemica), danno del parenchima polmonare (displasia broncopolmonare) o edema polmonare. È probabile che questi danni si verifichino quando le pressioni che distendono gli alveoli sono eccessive (> 35 cm H2O) o quando si usano degli ampi volumi correnti (> 12 ml/kg) con una PEEP insufficiente a prevenire il collasso delle unità polmonari instabili.

Sistemi selettivi per la rimozione della CO2
L’idea di supportare parzialmente attraverso la rimozione della CO2 con un supporto extracorporeo parziale fu proposta nel 1977 da Kolobow et al. Il primo caso fù di una neonata ricoverata in rianimazione per aspirazione di meconio, la piccola fu collegata ad una macchina cuore-polmone. Gli infermieri si affezionarono a questa bambina e la chiamarono Speranza. Dopo tre giorni di sostegno extracorporeo Speranza recuperò, visto il successo ci furono altri bambini con vari problemi ad essere sottoposti a questo trattamento. Negli anni a seguire il numero di casi crebbe, ed altri centri svilupparono la tecnologia. Nel 1980 l’università di Irvine-California attraverso una serie di studi e seminari la fece diventare la tecnica standard per la gestione dei bambini. Questa tecnica divenne nota come Extracorporeal Ossigenazione Membranosa o ECMO.
Questa tecnica si propone di prevenire ulteriori danni ai polmoni malati riducendo il loro stress meccanico, in pratica attuavano un (“riposo polmonare”) applicando solo pochi atti ventilatori con bassi volumi e basse pressioni di picco inspiratorie. Tramite questa tecnica l’apporto di ossigeno e la rimozione di anidride carbonica sono dissociati: l’ossigenazione avviene principalmente attraverso la via naturale dei polmoni e l’anidride carbonica viene rimossa tramite il polmone artificiale. Tale tecnica tuttavia è risultata di scarsa applicabilità clinica a causa delle caratteristiche tecniche del sistema che richiede l’uso di:
a) by-pass artero-venoso
b) cateteri d’ampio diametro
c) dosaggi elevati d’eparina
d) elevati volumi ematici per il “priming” del circuito
Nel corso del tempo altri studi hanno proposto nuovi sistemi extracorporei selettivi per la rimozione della CO2 che hanno eliminato quell’ inconvenienti che limitavano l’utilizzo della metodica. Tali sistemi sono in grado di ridurre i livelli di CO2 del 20-25 % e consentire quindi di poter proteggere ulteriormente il polmone. Il DECAPsmart è una pompa sangue per circolazione extracorporea attraverso circuiti dotati di dispositivi per filtrazione sangue. Tale apparecchiatura può essere utilizzata, a discrezione del clinico, per somministrazione di ossigeno e rimozione di CO2, inserendo nel circuito exstracorporeo un apposito Ossigenatore a membrana. L'uso di ossigenatori a membrana di ridotte dimensioni è consentito in tutti quei casi in cui una rimozione della CO2 non può essere effettuata utilizzando le comuni tecniche, per motivi logistici ed operativi delle strutture sanitarie, o per il compromesso quadro clinico del paziente. Infatti gli ossigenatori per cardiochirurgia necessitano di grossi volumi di sangue extracorporeo, non tollerabili da pazienti critici, inoltre la metodica è realizzabile solamente in sala operatoria, con macchine e personale di cardiochirurgia. DECAPSMART è una apparecchiatura che permette di effettuare la somministrazione di ossigeno e la rimozione di CO2 dal sangue, se abbinata ad un filtro disposable dedicato. DECAPSMART consente l'utilizzo di ossigenatori a membrana di piccole dimensioni e piccoli volumi (compatibili con un flusso massimo di 450ml/min), al fine di poter applicare la metodica anche su pazienti dal quadro clinico critico e compromesso, che difficilmente sopportano sistemi che richiedono elevati volumi di sangue extracorporeo, quali sono presenti negli ordinari ossigenatori di cardiochirurgia. DECAPSMART infatti consente l'utilizzo di un sistema extracorporeo dal volume totale inferiore ai 300ml. DECAPSMART non prevede al proprio interno sistemi di controllo e monitoraggio del flusso di O2 e delle variazioni di pH e pCO2 che si verificano nel paziente, pertanto la valutazione di tale parametri deve essere effettuata dal clinico, tramite gli ordinari sistemi analitici. Il sangue, prima di entrare nel Decapneizzatore - Ossigenatore a membrana, viene diluito (pre-diluizione),in maniera tale da entrare nel decapneizzatore con una concentrazione molto bassa, riducendo quindi l'impiego di anticoagulanti. Il sangue diluito passa all'interno del decapneizzatore, nel quale scorre un flusso di ossigeno, dove attraverso la membrana permeabile ai soli gas, avviene lo scambio O2 o CO2 , scambio guidato dalla differenza di pressioni parziali dei 2 gas nei 2 comparti. Il sangue ossigenato passa quindi nell'emofiltro, all'interno del quale, attraverso la membrana viene rimosso l'eccesso di liquido. Il liquido plasmatico rimosso dall'emofiltro, quindi, rientra nel circuito arterioso a monte del decapneizzatore, in questo modo è lo stesso liquido plasmatico che permette la prediluizione, mentre il sangue in uscita dall'emofiltro, nuovamente concentrato, viene rè-infuso nel paziente. L'esecuzione del trattamento con DECAPSMART prevede l'utilizzo di un set disposable composto da due linee, arteriosa e venosa.