Brazilian recommendations of mechanical ventilation 2013. Part I

Abstract

Perspectives on invasive and noninvasive ventilatory support for critically ill patients are evolving, as much evidence indicates that ventilation may have positive effects on patient survival and the quality of the care provided in intensive care units in Brazil. For those reasons, the Brazilian Association of Intensive Care Medicine (Associação de Medicina Intensiva Brasileira - AMIB) and the Brazilian Thoracic Society (Sociedade Brasileira de Pneumologia e Tisiologia - SBPT), represented by the Mechanical Ventilation Committee and the Commission of Intensive Therapy, respectively, decided to review the literature and draft recommendations for mechanical ventilation with the goal of creating a document for bedside guidance as to the best practices on mechanical ventilation available to their members. The document was based on the available evidence regarding 29 subtopics selected as the most relevant for the subject of interest. The project was developed in several stages, during which the selected topics were distributed among experts recommended by both societies with recent publications on the subject of interest and/or significant teaching and research activity in the field of mechanical ventilation in Brazil. The experts were divided into pairs that were charged with performing a thorough review of the international literature on each topic. All the experts met at the Forum on Mechanical Ventilation, which was held at the headquarters of AMIB in São Paulo on August 3 and 4, 2013, to collaboratively draft the final text corresponding to each sub-topic, which was presented to, appraised, discussed and approved in a plenary session that included all 58 participants and aimed to create the final document.

Chart 1. Contraindications to noninvasive ventilation COPD - chronic obstructive pulmonary disease.

Chart 2. Patients considered to be at risk of extubation failure and who could benefit from noninvasive ventilation immediately after extubation (prophylactic use)

Chart 3. Types of modes of ventilation for noninvasive support CPAP - continuous positive airway pressure; BIPAP - bilevel positive airway pressure; APE - acute pulmonary edema; PO - postoperative period; IPAP - inspiratory positive airway pressure; EPAP - expiratory positive airway pressure. *except when contraindicated.

Chart 4. Differences between noninvasive ventilation using portable ventilators specific for noninvasive ventilation and intensive care unit microprocessorcontrolled ventilators with a non-invasive ventilation module ICU - intensive care unit; PCV - pressure-controlled ventilation; NIV - noninvasive ventilation; O2 - oxygen; PEEP - positive end-expiratory pressure

Chart 5. Advantages and disadvantages of the various types of interfaces NIV - noninvasive ventilation; CO2 - carbon dioxide; PEEP - positive end-expiratory pressure.

Figure 1. Trigger asynchronies identified in volume-, flow- and pressure-time curves, indicated by arrows. Negative deflections in the pressure-time curves represent the patient's inspiratory effort (muscle pressure), which are only visible when the esophageal pressure is monitored. Panel A) Lost efforts. The first arrow indicates a weak stimulus, which is unable to trigger the ventilator, thus resulting in a small positive flow wave and minimal tidal volume. The second arrow points to effort during expiration, which failed to trigger the ventilator and merely sufficed for the flow to return to baseline and become slightly positive. Panel B) Double-triggering. Example in volume-controlled ventilation. The patient's inspiratory efforts persist at the time of cycling-off, thus triggering another cycle. The corresponding volumes are added together (stacking), and the airway pressure increases, causing the high-pressure alarm to go off. Panel C) Auto-triggering. In the support pressure mode, some cycles are triggered without a patient inspiratory effort, which can be facilitated by leaks; this is observed in the volume-time curve, which does not return to baseline (the inspired volume is greater than the expired volume). Figures obtained at Xlung.net, a virtual mechanical ventilation simulator. Available at: http//:www.xlung.net.

Figure 2. Flow asynchrony. In volume-controlled mode, the flow rate was adjusted below the patient's demand; the patient thus maintained muscle effort throughout inspiration, and the curve consequently became concave and upward. The asynchrony exhibits increasing intensity from the first to the third cycle, as represented in the figure. The negative deflections in the pressure-time curve represent the patient's inspiratory effort (muscle pressure) and are only visible when esophageal pressure is monitored. Figures obtained at Xlung.net, a virtual mechanical ventilation simulator. Available at: http//:www.xlung.net.

Figure 3. Cycling asynchronies during pressure support ventilation. In the first cycle, the cutoff point of 25% of the peak inspiratory flow (percentage of the cycling criterion) was reached rapidly; the ventilator's inspiratory time was therefore shorter than the time desired by the patient. This is shown in the expiratory segment of the flow curve, which tends to return to the baseline as a result of the patient's inspiratory effort, which is still present. The last cycle represents the opposite situation, i.e., delayed cycling. The flow reduction occurs very slowly, which is typical of airway obstruction; the cycling threshold is therefore reached with some delay. Sometimes, the cycle is interrupted by a contraction of the respiratory muscles, which causes an increase above the support pressure adjusted at the end of inspiration (not shown in this figure). Figures obtained at Xlung.net, a virtual mechanical ventilation simulator. Available at: http//:www.xlung.net

Figure 4. Inspiratory pause maneuver and estimation of the airway resistance and pause (or plateau) pressure. VCV - volume-controlled ventilation. Paw - airway pressure; PEEP - positive end-expiratory pressure; Vt - tidal volume; Pel - elastic pressure; Palv - alveolar pressure.

Quadro 6. Berlin classification of acute respiratory distress syndrome(173) PaO2/FIO2 - relationship between oxygen partial pressure and fraction of inspired oxygen; PEEP - positive end-expiratory pressure; CPAP - continuous positive airway pressure.

Quadro 1. Contraindicações a ventilação não invasiva DPOC - doença pulmonar obstrutiva crônica.

Quadro 2. Pacientes considerados em risco de falha de extubação que poderão se beneficiar do uso de ventilação não invasiva imediato após extubação (uso profilático)

Quadro 3. Tipos de modos ventilatórios para suporte não invasivo CPAP - pressão positiva contínua nas vias aéreas; BIBAP - pressão positiva bifásica; EAP - edema agudo de pulmão; PO - pos-operatório; IPAP - pressão inspiratória positiva; EPAP - presssão expiratória positiva. *exceto se contraindicado.

Quadro 4. Diferenças entre a ventilação não invasiva administrada pelos ventiladores portáteis específicos para ventilação não invasiva e dos ventiladores de unidade de terapia intensiva microprocessados com módulo de ventilação não invasiva UTI - unidade de terapia intensiva; PCV - ventilação controlada a pressão; VNI - ventilação não invasiva; O2 - oxigênio; PEEP - pressão expiratória final positiva.

Quadro 5. Vantagens e desvantagens dos diversos tipos de interfaces VNI - ventilação não invasiva; CO2 - dióxido de carbono; PEEP - pressão expiratória final positiva.

Figura 1. Assincronias de disparo identificadas nas curvas de volume, fluxo e pressão versus tempo e assinaladas com setas. As deflexões negativas nas curvas pressão versus tempo representam os esforços do paciente (pressão muscular), visíveis somente se monitorizada a pressão esofágica. Painel A) Esforços perdidos. Na primeira seta, observar um estímulo débil, incapaz de disparar o ventilador, resultando em uma pequena onda de fluxo positiva e em mínimo volume corrente. Na segunda seta, observar o esforço que ocorre durante a exalação, sem disparar o ventilador, apenas fazendo com que o fluxo volte à linha de base e até se tornar levemente positivo. Painel B) Duplo disparo. Exemplo em volume controlado. Os esforços do paciente permanecem no momento da ciclagem e, assim, disparam novo ciclo. Os volumes se somam (empilhamento), e a pressão nas vias aéreas se eleva, disparando muitas vezes o alarme de alta pressão. Painel C) Autodisparo: na modalidade pressão de suporte, alguns ciclos são disparados sem esforços do paciente, tendo sido favorecidos pela presença de vazamentos, visíveis na curva volume versus tempo, a qual não retorna à linha de base (medida do volume inspirado maior do que a do expirado). Figuras obtidas pelo Xlung.net, simulador virtual de ventilação mecânica. Disponível em: http//:www.xlung.net.

Figura 2. Assincronia de fluxo. Na modalidade volumecontrolada, o fluxo foi ajustado aquém da demanda do paciente, que mantém esforço muscular durante toda a inspiração, a qual passa a apresentar uma concavidade voltada para cima. Essa assincronia está representada com intensidade progressiva do primeiro para o terceiro ciclo na figura. As deflexões negativas nas curvas pressão versus tempo representam os esforços do paciente (pressão muscular), sendo visualizadas somente quando se monitoriza a pressão esofágica. Figuras obtidas pelo Xlung.net, simulador virtual de ventilação mecânica. Disponi´vel em: http//:www. xlung.net.

Figura 3. Assincronias de ciclagem durante a pressão de suporte. No primeiro ciclo, o ponto de corte de 25% do pico fluxo foi atingido rapidamente (porcentagem de critério de ciclagem), fazendo com que o tempo inspiratório do ventilador tenha sido menor que o desejado pelo paciente. Isso pode ser observado pela porção expiratória da curva de fluxo, que tende a voltar para a linha de base em função do esforço ainda presente do paciente. O último ciclo representa o contrário, ou seja, ciclagem tardia. A redução do fluxo se faz de forma muito lenta, fenômeno típico de obstrução ao fluxo aéreo, fazendo com que o limiar de ciclagem demore a ser atingido. Algumas vezes o ciclo é interrompido pela contração da musculatura expiratória, que gera uma elevação acima da pressão de suporte ajustada ao final da inspiração (não representada nesta figura). Figuras obtidas pelo Xlung.net, simulador virtual de ventilação mecânica. Disponi´vel em: http//:www.xlung.net.

Figura 4. Manobra de pausa inspiratória e obtenção da resistência das vias aéreas e pressão de pausa (ou platô). VCV - volume controlado. Pva - pressão nas vias aéreas; PEEP - pressão expiratória final positiva; VC - volume corrente; Pel - pressão elástica; Palv - pressão alveolar.

Qaudro 6. Classificação de Berlim da sindrome de desconforto respiratório agudo(173) PaO2/FiO2 - relação entre pressão parcial de oxigênio e fração inspirada de oxigênio; PEEP - pressão expiratória final positiva; CPAP - pressão positiva contínua nas vias aéreas.