Síndrome de Lesión Pulmonar asociada a la Ventilación Mecánica, Factores de Riesgo

1. Pérdida de peso o desnutrición.
2. Uso de altos volúmenes.
3. Altas presiones inspiratorias en la vía aérea.
4. Toxicidad por oxígeno.
5. Altos niveles de PEEP.

De todos los factores evaluados, la Presión Media en la vía aérea parece ser el determinante mayor. PEEP y Presión Pico pueden ser importantes sólo en la medida que ellos reflejen la presión transalveolar y la distensión alveolar17, lo cual como hemos visto no siempre es cierto.

Sobre el PEEP existen igualmente resultados incongruentes. Así tenemos estudios que asocian altos niveles de PEEP con aumento de barotrauma mientras que otros le conceden hasta un efecto protector6,9,12,13,15.

La importancia clínica del barotrauma ha sido evaluada en algunas series18-24. En la más reciente, Schnapp y colaboradores evaluaron la frecuencia de barotrauma en pacientes con baja distensibilidad. Este estudio evaluó 100 pacientes, con una mortalidad del 66%.

El barotrauma se presentó en el 13% de pacientes y contribuyó a menos del 2% de las muertes y no fue un marcador independiente de mortalidad. Sin embargo, cuando el barotrauma se ajusto a otros predictores se asoció con un incremento en la frecuencia de mortalidad. La frecuencia de mortalidad fue del 100%18 si el barotrauma ocurrió en presencia de dos o más fallas orgánicas no pulmonares y 40%2/5) si se presentó con una o ninguna falla orgánica no pulmonar.

Es posible que el barotrauma sea otro marcador de severidad de lesión pulmonar más que una causa mayor de mortalidad18.

Se requieren grandes series que definan el papel del barotrauma como predictor de desenlaces clínicos y que evalúen la eficacia de terapias como la inversión de la relación, la ventilación con presión controlada, la ventilación de alta frecuencia y la hipercapnia permisiva en reducir el Barotrauma en lesión pulmonar aguda16-18.

Volutrauma

Hace más de 25 años, Webb y colaboradores demostraron que la sobredistensión asociada con altas presiones en la vía aérea podían llevar a edema pulmonar25. Desde entonces se ha acumulado evidencia confirmando que el estiramiento pulmonar al final de la inspiración puede llevar a cuadros de Daño Alveolar Difuso, Edema Pulmonar, aumento de la filtración de líquidos, incremento de la permeabilidad epitelial y/o microvascular25.

En varios estudios en animales se asociaron presiones estáticas de 40 cm de H2O o Presiones Pico >20 cm H2O con incremento de la permeabilidad capilar26,27.

Para el año 1988 Dreyfuss acuño el término Volutrauma para indicar que la variable crítica causante de la lesión pulmonar no era la presión en la vía aérea per se sino el volumen18. En un elegante estudio en animales se logro demostrar que, 20 minutos después de aumentar el volumen corriente del ventilador, se producía un aumento del 50% del agua y de la albúmina intrapulmonar y que esto era reversible si se reducía, rápidamente, el volumen corriente28,29.

Egan y colaboradores demostraron, en pulmones de ovejas, que la sobredistensión producía un incremento en el radio de los poros, de tal magnitud, que podría llevar a aumentar el escape de líquido del capilar hacia el alvéolo15.

Parker estableció, en pulmones de perros, que la sobredistensión producía un aumento en el coeficiente de filtración capilar. Este incremento era dosis dependiente15,19.

Definición del volutrauma

El volumen pulmonar y/o el estrés teleinspiratorio origina lesión pulmonar caracterizada por aumento de la permeabilidad que a su vez origina un incremento en el agua intrapulmonar.

Para explicar el Volutrauma, se ha propuesto que un excesivo estrés de la pared(relación de tensión de la pared alveolar y su grosor) es la causa final del Volutrauma. En esto juega un papel primordial la pared capilar. Más que una sola fuerza o presión es la relación entre las fuerzas existentes o el desequilibrio de las mismas lo que llevaría al Volutrauma.

Las tres principales fuerzas que actúan en la membrana capilar son:

1. Tensión circunferencial: Depende de la curvatura del radio alveolar y de la presión transmural.
2. Tensión Superficial alveolar que ejerce a su vez una fuerza que estabiliza el capilar.
3. Tensión Longitudinal de la pared alveolar y que depende de la inflación pulmonar.

Esto ha sido refrendado por estudios animales que demostraron que el incremento de la presión transmural capilar puede incrementar las rupturas intercelulares endoteliales y epiteliales a pesar que la presión transpulmonar sea normal15,30.

Sin embargo, es posible que los mecanismos de lesión sean mucho más complejos. Parker reportó que el coeficiente de filtración se incrementó 3.7 veces en pulmones con Presiones Pico >35 cm H2O mientras que ese mismo coeficiente no cambió cuando se empleó un bloqueante no selectivo de los canales de estiramiento activados por cationes31.

De estos resultados surgió la hipótesis que una lesión mecánica puede estimular una respuesta celular, mediada o iniciada por canales de estiramiento activados por cationes a través de un incremento del calcio intracelular que terminaría causando un aumento en la permeabilidad microvascular31.

Atelectrauma

Hace más de 15 años, Robertson propuso el concepto de la Lesión Pulmonar ocasionada por el repetido proceso de apertura-colapso de las vías aéreas distales15,16. El sugirió que, en un pulmón atelectásico o que maneje bajos volúmenes, la interface aire-líquido puede estar relativamente proximal a las vías aéreas de conducción terminales más que en el alvéolo15. La apertura de estas vías aéreas podría requerir altas presiones y el estrés producido por éstas podría causar rupturas epiteliales15.

Un grupo de estudio comparó la ventilación mecánica convencional con la de alta frecuencia en modelos de pulmones de conejo15. Los animales en ventilación de alta frecuencia presentaron mejor oxigenación y menores índices de lesión pulmonar, medidos por la formación de membrana hialina.

Se pudo comprobar que estos efectos benéficos no se debieron a la alta frecuencia sino que dependieron, fundamentalmente, de las presiones y volúmenes empleados15. Así, los conejos manejados con bajos volúmenes presentaron mayor frecuencia de Lesión Pulmonar que los que recibieron volúmenes corrientes normales15.

Definición del atelectrauma

Lesión Pulmonar producida por el proceso repetido de apertura y colapso de la vía aérea distal por empleo de bajos volúmenes corrientes en la ventilación mecánica.

Existe numerosa evidencia en estudios animales, modelos de lesión pulmonar e inclusive algunas investigaciones realizadas para evaluar modos ventilatorios de la cual se desprende que la ventilación mecánica con bajos volúmenes produce lesión pulmonar15,32-35.

Muscedere, empleando un modelo de pulmón de rata, demostró que el empleo de PEEP por encima del punto de inflexión inferior mejora la distensibilidad pulmonar y se asocia con menor frecuencia de Lesión Pulmonar15,34.

Además de la hipótesis del reclutamiento/colapso anotada arriba se han planteado otras hipótesis para explicar el atelectrauma15:

1. El colapso pulmonar favorece el llenado alveolar por líquido que reduce la Presión alveolar de oxígeno y puede dañar las células a este nivel.

2. La ventilación a bajos volúmenes podría inhibir la producción de surfactante y/o extraer el surfactante del alvéolo.

3. La reexpansión de regiones atelectásicas, adyacentes a regiones totalmente expandidas puede asociarse con un exagerado incremento en el estrés regional15,36. Mead propuso que estas regiones en las cuales se mezclan áreas no expandidas con áreas hiperinfladas podrían estar expuestas a una presión mucho mayor que la presión transpulmonar por la relación :

(V/Vo)2/3

Donde V es el volumen de la región expandida y Vo es el volumen de la región colapsada. Según esto, si la región colapsada se fuera a expandir por un factor de 10, con una presión transpulmonar de 30 cm H2O, la presión para expandirla sería de 140 cm H2O36.

Biotrauma

En los últimos 5 años ha aumentado la evidencia sugiriendo que factores mecánicos pueden llevar a Lesión Pulmonar mediada por factores inflamatorios o por mecanismos biológicos37-42. El grupo de investigación de la Universidad de Toronto ha denominado a este tipo de lesión como Biotrauma15, 37.

En un estudio pionero, Muscedere y colaboradores, demostraron que volúmenes de 15cc/kg asociados a PEEP bajos producían un incremento de 3-6 veces en las citoquinas de lavado broncoalveolar34. Mayores volúmenes se asociaron con incrementos de citoquinas hasta 50-60 veces mayores, especialmente en las concentraciones de Factor de Necrosis Tumoral34.

El resumen de la evidencia disponible plantea que alteraciones mecánicas, originadas por algunos parámetros ventilatorios(especialmente altos volúmenes corrientes asociados a bajos niveles de PEEP) pueden originar una respuesta de células inflamatorias a nivel sistémico y/o alveolar con incremento de todo tipo de mediadores inflamatorios o citoquinas37-42.

En un elegante estudio Watson demostró que un estímulo mecánico, capaz de deformar la célula pulmonar, se puede convertir, mediante un proceso de transducción, en respuestas celulares y/o humorales que ocasionan reacciones bioquímicas e inflamatorias que pueden finalizar originando una Lesión Pulmonar. El mecanismo de conversión de una señal mecánica en bioquímica es mediado genéticamente en el interior de la célula y se conoce como mecanotrasnducción15,41.