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Comparative Study
. 2017 Oct-Dec;29(4):427-435.
doi: 10.5935/0103-507X.20170067. Epub 2017 Dec 7.

Comparison between conventional protective mechanical ventilation and high-frequency oscillatory ventilation associated with the prone position

[Article in Portuguese, English]
José Roberto Fioretto  1 , Susiane Oliveira Klefens  1 , Rafaelle Fernandes Pires  1 , Cilmery Suemi Kurokawa  1 , Mario Ferreira Carpi  1 , Rossano César Bonatto  1 , Marcos Aurélio Moraes  1 , Carlos Fernando Ronchi  1   2
Affiliations
Comparative Study

Comparison between conventional protective mechanical ventilation and high-frequency oscillatory ventilation associated with the prone position

[Article in Portuguese, English]
José Roberto Fioretto et al. Rev Bras Ter Intensiva. 2017 Oct-Dec.

Abstract
in English, Portuguese, Portuguese

Objective: To compare the effects of high-frequency oscillatory ventilation and conventional protective mechanical ventilation associated with the prone position on oxygenation, histology and pulmonary oxidative damage in an experimental model of acute lung injury.

Methods: Forty-five rabbits with tracheostomy and vascular access were underwent mechanical ventilation. Acute lung injury was induced by tracheal infusion of warm saline. Three experimental groups were formed: healthy animals + conventional protective mechanical ventilation, supine position (Control Group; n = 15); animals with acute lung injury + conventional protective mechanical ventilation, prone position (CMVG; n = 15); and animals with acute lung injury + high-frequency oscillatory ventilation, prone position (HFOG; n = 15). Ten minutes after the beginning of the specific ventilation of each group, arterial gasometry was collected, with this timepoint being called time zero, after which the animal was placed in prone position and remained in this position for 4 hours. Oxidative stress was evaluated by the total antioxidant performance assay. Pulmonary tissue injury was determined by histopathological score. The level of significance was 5%.

Results: Both groups with acute lung injury showed worsening of oxygenation after induction of injury compared with the Control Group. After 4 hours, there was a significant improvement in oxygenation in the HFOG group compared with CMVG. Analysis of total antioxidant performance in plasma showed greater protection in HFOG. HFOG had a lower histopathological lesion score in lung tissue than CMVG.

Conclusion: High-frequency oscillatory ventilation, associated with prone position, improves oxygenation and attenuates oxidative damage and histopathological lung injury compared with conventional protective mechanical ventilation.

Objetivo: Comparar os efeitos da ventilação oscilatória de alta frequência e da ventilação mecânica convencional protetora associadas à posição prona quanto à oxigenação, à histologia e ao dano oxidativo pulmonar em modelo experimental de lesão pulmonar aguda.

Métodos: Foram instrumentados com traqueostomia, acessos vasculares e ventilados mecanicamente 45 coelhos. A lesão pulmonar aguda foi induzida por infusão traqueal de salina aquecida. Foram formados três grupos experimentais: animais sadios + ventilação mecânica convencional protetora, em posição supina (Grupo Controle; n = 15); animais com lesão pulmonar aguda + ventilação mecânica convencional protetora, posição prona (GVMC; n = 15); animais com lesão pulmonar aguda + ventilação oscilatória de alta frequência, posição prona (GVAF; n = 15). Após 10 minutos do início da ventilação específica de cada grupo, foi coletada gasometria arterial, sendo este momento denominado tempo zero, após o qual o animal foi colocado em posição prona, permanecendo assim por 4 horas. O estresse oxidativo foi avaliado pelo método de capacidade antioxidante total. A lesão tecidual pulmonar foi determinada por escore histopatológico. O nível de significância adotado foi de 5%.

Resultados: Ambos os grupos com lesão pulmonar aguda apresentaram piora da oxigenação após a indução da lesão comparados ao Grupo Controle. Após 4 horas, houve melhora significante da oxigenação no grupo GVAF comparado ao GVMC. A análise da capacidade antioxidante total no plasma mostrou maior proteção no GVAF. O GVAF apresentou menor escore de lesão histopatológica no tecido pulmonar que o GVMC.

Conclusão: A ventilação oscilatória de alta frequência, associada à posição prona, melhora a oxigenação, e atenua o dano oxidativo e a lesão pulmonar histopatológica, comparada com ventilação mecânica convencional protetora.

Objetivo: Comparar os efeitos da ventilação oscilatória de alta frequência e da ventilação mecânica convencional protetora associadas à posição prona quanto à oxigenação, à histologia e ao dano oxidativo pulmonar em modelo experimental de lesão pulmonar aguda.

Métodos: Foram instrumentados com traqueostomia, acessos vasculares e ventilados mecanicamente 45 coelhos. A lesão pulmonar aguda foi induzida por infusão traqueal de salina aquecida. Foram formados três grupos experimentais: animais sadios + ventilação mecânica convencional protetora, em posição supina (Grupo Controle; n = 15); animais com lesão pulmonar aguda + ventilação mecânica convencional protetora, posição prona (GVMC; n = 15); animais com lesão pulmonar aguda + ventilação oscilatória de alta frequência, posição prona (GVAF; n = 15). Após 10 minutos do início da ventilação específica de cada grupo, foi coletada gasometria arterial, sendo este momento denominado tempo zero, após o qual o animal foi colocado em posição prona, permanecendo assim por 4 horas. O estresse oxidativo foi avaliado pelo método de capacidade antioxidante total. A lesão tecidual pulmonar foi determinada por escore histopatológico. O nível de significância adotado foi de 5%.

Resultados: Ambos os grupos com lesão pulmonar aguda apresentaram piora da oxigenação após a indução da lesão comparados ao Grupo Controle. Após 4 horas, houve melhora significante da oxigenação no grupo GVAF comparado ao GVMC. A análise da capacidade antioxidante total no plasma mostrou maior proteção no GVAF. O GVAF apresentou menor escore de lesão histopatológica no tecido pulmonar que o GVMC.

Conclusão: A ventilação oscilatória de alta frequência, associada à posição prona, melhora a oxigenação, e atenua o dano oxidativo e a lesão pulmonar histopatológica, comparada com ventilação mecânica convencional protetora.

PubMed Disclaimer

Conflict of interest statement

Conflicts of interest: None.

Figures

Figure 1
Figure 1
Experimental protocol and distribution of animals according to the type of ventilation used. CMVG - conventional mechanical ventilation group; TV - tidal volume; RR - respiratory rate; Ti - inspiratory time; FiO2 - inspired oxygen fraction; PEEP - positive end-expiratory pressure; Paw - mean airway pressure; HFOG - high-frequency oscillatory ventilation group; CG - control group. * Gasometry collection.
Figure 2
Figure 2
Evolution of oxygen partial pressure/inspired oxygen fraction in the experimental period (up to 240 minutes). PaO2 - partial pressure of oxygen; FiO2 - inspired oxygen fraction; CG - control group; HFOG - high-frequency oscillatory ventilation group; CMVG - conventional mechanical ventilation group. * p < 0.05 for the high-frequency oscillatory ventilation and conventional mechanical ventilation groups compared with the control group; # p < 0.05 in relation to the initial moment.
Figure 3
Figure 3
Concentrations of malondialdehyde in each group: (A) Plasma: High-frequency oscillatory ventilation group [control group: 87.38 (64.20 - 106.34) > high-frequency oscillatory ventilation group: 67.63 (26.40 - 327.60) < conventional mechanical ventilation group: 95.92 (34.49 - 599.06); p < 0.05). (B) Bronchoalveolar lavage: [control group: 25.75 (2.74 - 291.86) < high-frequency oscillatory ventilation group: 72.63 (0.75 - 449.64) < conventional mechanical ventilation group: 167.15 (1.85 - 462.20); p > 0.05]. CG - control group; HFOG - high-frequency oscillatory ventilation group; CMVG - conventional mechanical ventilation group. The bars above and below the rectangles indicate the 25th and 75th percentiles, and the inner bar indicates the median.
Figure 4
Figure 4
Total antioxidant performance in plasma for each group. CG - control group; HFOG - high-frequency oscillatory ventilation group; CMVG - conventional mechanical ventilation group. * p < 0.05.
Figure 5
Figure 5
Histopathological lesion score in lung tissue (high-frequency oscillatory ventilation group: 1.4 (1.2 - 1.8) < conventional mechanical ventilation group: 1.7 (1.4 - 3.2); * p < 0.05]. The lower edges of the rectangles indicate the 25th percentiles, the horizontal lines within the rectangles mark the medians, and the upper edges indicate the 75th percentiles. The bars above and below the rectangles indicate the percentiles 90 and 10, respectively, and the filled circles represent individual values. HFOG - high-frequency oscillatory ventilation group; CMVG - conventional mechanical ventilation group.
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References

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