Conformidade estática, dinâmica e específica

Este capítulo é mais relevante para a Seção F3 (ii) do Programa Primário do CICM 2017, que espera que os candidatos ao exame sejam capazes de “definir conformidade (estática, dinâmica e específica)”. Este tem sido um tópico popular para SAQs:

• Pergunta 17 do segundo artigo de 2019
• Pergunta 14 do primeiro artigo de 2016
• Pergunta 15 do primeiro artigo de 2014
• Pergunta 7 do segundo artigo de 2011
• Pergunta 1 (p.2) do segundo artigo de 2008

A maioria desses SAQs pede uma definição de conformidade, bem como métodos de medição de conformidade. A Questão 14 de 2016 e a Questão 1 (p.2) do segundo artigo de 2008 também questionaram os fatores que afetam a conformidade. Embora não tenha sido especificamente solicitado, a distinção entre conformidade estática e dinâmica parece ser uma característica esperada de uma definição de pontuação alta, de acordo com os comentários do examinador. Conformidade específica nunca foi mencionada em nenhuma das perguntas e parece estar ausente dos vivas, ou pelo pouco que sabemos deles.

Em resumo:

Em termos de recursos revisados por pares publicados, nenhum é melhor do que o artigo de Scott Harris “de 2005. Ele está disponível gratuitamente no Respiratory Care. Seria fácil de seguir este artigo gratuito como sua principal fonte de informação. A seção de conformidade de Nunn “s (p.29-31 da 8ª edição) também vale a pena ser lida, mas não contém nenhuma referência a conformidade específica (não que isso nunca tenha aparecido nos documentos escritos).

Definição de complacência pulmonar

A 8ª edição do Nunn “s dá a seguinte definição de complacência pulmonar (p. 17):

“A complacência pulmonar é definida como a mudança no volume pulmonar por unidade de mudança no gradiente de pressão transmural (ou seja, entre o alvéolo e o espaço pleural).”

Isso se assemelha a qualquer outra definição de complacência pulmonar. Por exemplo, Guyton & Hall (13ª ed) define como “a extensão na qual os pulmões se expandem para cada aumento unitário na pressão transpulmonar (se houver tempo suficiente para atingir o equilíbrio) “, o que parece que eles estavam definindo a complacência estática. Para a forma mais básica, pode-se olhar para Fisiologia Pulmonar de Levitzky (8ª ed.), que simplesmente afirma que “a conformidade é definida como a mudança no volume dividida pela mudança na pressão”. Com o objetivo de abreviar este conceito ainda mais para reduzir segundos preciosos do tempo de escrita da resposta:

Conformidade = ΔV / ΔP

Conformidade estática

A conformidade estática foi definida de forma variável por muitos autores, mas a maioria das definições tem um único foco comum na ausência de fluxo e no tempo permitido para que os elementos móveis do sistema respiratório relaxem e descansem. “Uma curva P-V estática elimina os efeitos resistivos e de impedância sobre a pressão”, explica Harris (2005); o que resta, supostamente, é apenas a complacência do pulmão, a relação não adulterada de pressão-volume. Pegando emprestado e modificando ligeiramente uma definição da Anestesia de Miller:

A complacência estática é a mudança no volume dividida pela mudança na pressão, medida na ausência de fluxo de gás.

Uma definição como esta sugere que medir conformidade estática, tudo que você precisa fazer é interromper o fluxo de gás. Na realidade, isso geralmente não é verdade. Digamos que você esteja medindo a conformidade. No momento em que você fecha o circuito respiratório após a inspiração, você notará uma queda de pressão que se deve à redistribuição do gás entre as unidades pulmonares com diferentes constantes de tempo. Certamente, você diria que este não é um processo “estático” e escolheria esperar alguns segundos antes de registrar a medição. No entanto, com o passar dos segundos, você pode notar que o volume medido do pulmão diminui. Isso se deve a o fato de que o gás contido nele está sendo absorvido pela circulação pulmonar. Portanto, no organismo humano vivo, nunca haverá uma situação em que uma relação pressão-volume verdadeiramente estática possa ser registrada, e Harris (2005) recomenda o termo “quase estático” para descrevê-los.

Em termos de relevância do exame, além da definição acima, pode-se esperar que seja solicitado a desenhar um diagrama para representar a relação de pressão e volume do ser humano pulmão. Nesse caso, poderia haver algo pior do que reproduzir a famosa relação descrita por Rahn et al em 1946, que foi por algum motivo o primeiro de tais esforços. “É notável que os fisiologistas tenham prestado tão pouca atenção no passado à mecânica de respirar que não é adequada os dados já estão registrados sobre as características de pressão-volume do tórax e dos pulmões em homens normais ”, reclamaram os autores. Eles adquiriram homens normais, fecharam suas narinas com rolhas de cortiça e mediram suas pressões das vias aéreas em diferentes frações de sua capacidade vital (os indivíduos exalaram completamente e então inspiraram um volume conhecido de gás do espirômetro antes de realizar a apneia). Com essas manobras, a seguinte relação foi demonstrada:

O diagrama acima é idêntico à Figura 6 do artigo original, mas foi ligeiramente gentrificado para ser modernizado para o consumo dos leitores modernos (ninguém mais chama esse volume de “ar residual”). Ele demonstra a curva de complacência pulmonar clássica, em que a complacência é pobre em volumes baixos e altos, mas ideal logo acima do FRC, ou seja, na faixa do volume corrente normal.

Componentes de complacência estática

Obviamente, quando você bombeia gás no peito de uma pessoa, a relação pressão-volume vai ser uma combinação complexa de vários fatores. os atores dominantes serão a parede torácica e os tecidos do próprio pulmão. Quando solicitado a descrever este conceito, um trainee de CICM provavelmente regurgitaria esta equação:

Onde, previsivelmente, CRS é a complacência do sistema respiratório como um todo, CL é a complacência do pulmão e CCW é a complacência da parede torácica. Normalmente, os livros didáticos fornecem valores normais para essas complacências; para o pulmão e a parede torácica, são 200ml / cm H2O.

A complacência dos pulmões e da parede torácica estão relacionadas às propriedades elásticas dessas estruturas, que são discutidas em um capítulo todo por conta própria.

Histerese na complacência pulmonar estática

Em condições normais (ou seja, onde não é preenchido com solução salina), o pulmão não b apresentam-se como um sistema ideal, ou seja, a energia investida em sua distensão não é devolvida após a deflação. O resultado disso é que a inflação e a deflação têm relações diferentes de pressão-volume, e a diferença entre elas é chamada de “histerese”, um termo etimologicamente relacionado a “atraso” ou deficiência “que descreve a dependência do estado de um sistema em relação ao seu história. Se alguém estivesse completamente despreparado para as questões “definir histerese”, poderia facilmente quebrar e tagarelar algo como “a coisa inspratória não se parece com a coisa expiratória”, então provavelmente valeria a pena investir algum tempo memorizando uma definição mais sólida . Aqui está um de um excelente artigo de Escolar & Escolar (2004):

“A energia aplicada para o pulmão na inspiração não é recuperado na expiração. A propriedade de dissipar energia recebe o nome de histerese. “

Uma definição mais precisa e memorável está disponível em uma fonte muito menos confiável:

“O volume pulmonar em qualquer pressão durante a inalação é menor do que o volume pulmonar em qualquer pressão durante a exalação”

Faz sentido esperar algo assim em um loop PV dinâmico por causa dos efeitos da resistência (mais sobre isso mais tarde), mas é visto até mesmo em medições de conformidade estática. Aqui, um diagrama de Harris ( 2004) demonstra a histerese em um loop de PV estático usando o método da superseringa. Os rótulos adicionados demonstram que, para a mesma mudança de pressão, a complacência expiratória é menor:

Por que isso acontece? Há quatro razões principais.

• Recrutamento e desrecrutamento: os alvéolos colapsados têm paredes que estão coladas e que exigem adição d energia mecânica para abrir. Em contraste, os alvéolos bem inflados são relativamente elásticos e requerem relativamente pouca energia para inflar ainda mais. Por causa disso, a relação pressão-volume dos alvéolos muda depois que eles são totalmente inflados.
• O efeito da tensão superficial alveolar: a tensão superficial em um pulmão desinflado é menor do que em um pulmão totalmente inflado porque as moléculas de surfactante alveolar são compactadas mais próximas, aumentando sua concentração na interface gás-líquido e, assim, diminuindo a tensão superficial. Essas moléculas de fosfolipídios na superfície dos alvéolos bem distendidos estão mais afastadas, o que aumenta a tensão superficial e torna o pulmão menos complacente. Assim, depois de inflar totalmente o pulmão, a curva de deflação tem uma complacência menor, ou seja, há pouca mudança no volume em relação a uma mudança substancial na pressão
• O relaxamento do estresse se refere à perda de energia no parênquima pulmonar que ocorre com estiramento. Isso se assemelha à definição clássica de histerese, como a quantidade de energia não recuperada que resulta de algo ser imperfeitamente elástico. O pulmão imperfeito se estende, consome energia e, em seguida, a desperdiça mudando a forma de suas fibras de colágeno e elastina, em vez de armazená-la para liberação posterior.
• A absorção de gás durante a medição não é realmente uma propriedade do parênquima pulmonar em si, mas um artefato de medição. Como mencionado acima, a medição da complacência pulmonar estática tem uma certa pausa embutida em cada etapa, o que permite que parte do gás seja absorvido pelos sistemas vivos, levando a uma aparente mudança no volume e na pressão.

Conformidade dinâmica

Em contraste com a conformidade estática, o termo “conformidade dinâmica” parece se referir a algo vigoroso e móvel. A definição de complacência estática é facilmente adaptada para se adequar a:

A complacência dinâmica é a mudança no volume dividido pela mudança na pressão, medida na presença de fluxo de gás.

Em essência, é a mesma complacência, mas medida durante a inspiração e expiração normais. A conformidade dinâmica é sempre inferior à conformidade estática. A razão para isso é que a complacência dinâmica, além da pressão normal da parede torácica e pulmonar, também incorpora resistência ao fluxo de ar.

Esta é a principal diferença entre a complacência estática e dinâmica. Existe resistência das vias aéreas que aumenta a pressão a cada volume, e isso depende da taxa de fluxo do gás. A resistência aumenta com o aumento do fluxo de ar, especialmente quando o fluxo se torna turbulento. Como tal, a contribuição da resistência das vias aéreas para a complacência dinâmica aumenta conforme o fluxo de ar aumenta, o que, por sua vez, diminui a complacência.

Outra grande diferença entre a complacência estática e dinâmica é a falta de uma pausa de equilíbrio no momento da medição. Com os métodos de medição de complacência estática, geralmente se mede um pulmão quando está completamente parado, após alguns segundos permitir que unidades com constantes de tempo mais longas se tornem completamente preenchidas. A medição da complacência dinâmica ocorre instantaneamente e não há tempo para que o ar seja distribuído para as unidades pulmonares mais lentas. A consequência disso é uma pressão mais alta medida por unidade de volume, ou seja, uma menor complacência pulmonar. Além disso, quanto menor o tempo inspiratório e expiratório, mais esse efeito influenciará a complacência dinâmica.

Então. A complacência dinâmica diminui com o aumento do fluxo de ar e um ciclo respiratório mais rápido. Ambos estão presentes em pacientes com taquipneia. O termo normalmente usado para descrever isso é “dependência de frequência”. Katsoulis et al (2016) demonstraram isso lindamente em um grupo de pacientes asmáticos. Seu gráfico (descaradamente roubado do artigo original) demonstra a crescente lacuna entre a complacência estática e dinâmica associada ao aumento da frequência respiratória, particularmente onde há doença das pequenas vias aéreas.

Além da contribuição acima mencionada da resistência respiratória para a pressão total das vias aéreas aqui, a complacência dinâmica também é afetada pela heterogeneidade de constantes de tempo entre as unidades pulmonares. Uma inspiração rápida só terá tempo para preencher os alvéolos “rápidos”, gerando pressão com base na complacência de um volume relativamente lento (o resto do volume sendo alvéolos “lentos”). Isso também aumentará a dependência da frequência de conformidade dinâmica.

Agora, neste estágio também é importante (embora provavelmente não seja relevante para fins de exame) apontar que, de fato, a definição de conformidade dinâmica usada aqui (e em muitos outros recursos) não é totalmente preciso. Mesmo que seja isso o que os examinadores querem que você pense, a inclusão de resistência na definição torna a conformidade dinâmica uma denominação inadequada. Ou melhor, seria mais preciso dizer que a equação,

Cdyn = VT / (PIP – PEEP)

onde

• VT é o volume corrente
• PIP é o pico de pressão inspiratória
• PEEP é a pressão expiratória final positiva

não mede uma conformidade de qualquer tipo, porque a resistência está incluída na medição.

Além disso, em qualquer caso, a medição da conformidade dinâmica que geralmente é realizado pelo ventilador mecânico durante a função de rotina, é determinado a partir da construção de um loop pressão-volume durante a ventilação. Esse loop permite que o ventilador determine onde o fluxo de gás é zero, ou seja, onde a pressão das vias aéreas e a pressão alveolar são iguais. O gradiente da linha que conecta esses pontos é a complacência dinâmica. O ponto de fluxo de gás zero, no entanto, geralmente não é a pressão inspiratória de pico, mas algo mais próximo de P1, a queda na pressão que ocorre no final da inspiração:

Assim, em um paciente ventilado mecanicamente, o Cdyn é calculado como:

Cdyn = VT / (P1 – PEEP)

onde

• VT é o volume corrente
• P1 é a pressão logo após a cessação do fluxo, que é ligeiramente superior ao platô pressão que lhe daria conformidade dinâmica
• PEEP é a pressão expiratória final positiva

Conformidade específica

A necessidade do conceito de conformidade específica pode ser demonstrada por um simples experimento mental. Considere a relação pressão-volume de uma criança de 20 kg. Pode-se atingir uma capacidade vital de talvez 1L, a 20 cm H2O. Compare-o com um adulto, cujo volume pulmonar a 20 cm H2O pode ser de 4L. Isso significa que o adulto tem maior complacência pulmonar?

Claro, não tem. No entanto, isso demonstra que o método padrão de comparação dos números de complacência pulmonar tende a falhar quando se tenta comparar a complacência entre pacientes com tamanhos comicamente incompatíveis. É aqui que entra a conformidade específica.De acordo com Harris (2005),

“Complacência específica é a conformidade que é normalizada por um volume pulmonar”

Esse volume pulmonar normalizador geralmente é o FRC. Assim, a conformidade específica pode ser expressa como:

onde CTot é a complacência pulmonar estática total e FRC pode ser substituído por qualquer volume pulmonar. Como o volume pulmonar escolhido também varia com o tamanho do corpo, esse parâmetro deve permanecer consistente, independentemente de ser grande ou pequeno. Considere: a criança com complacência pulmonar de 50ml / cmH2O e CRF de 500ml teria complacência específica de 50/500 = 0,1 ml / cmH2O. O adulto grande, com complacência de 200ml / cmH2O e CRF maior de 2000ml, também teria complacência específica de 0,1 ml / cmH2O. O valor normal para isso é geralmente dado como 0,05ml / cmH2O.

Fatores que influenciam a complacência pulmonar

Questão 14 de 2016 e Questão 1 (p.2) do segundo artigo de 2008 perguntou sobre os fatores que afetam a conformidade. Particularmente, a pergunta de 2008 foi a que obteve o melhor modelo de resposta, que expôs claramente quais eram as expectativas dos examinadores. Em resumo, esses fatores são:

• Volume pulmonar (afetado por PEEP, hiperinsuflação dinâmica , etc)
• Recuo elástico pulmonar (afetado pela idade e estados de doença, por exemplo, enfisema o reduz)
• Complacência da parede torácica (afetada por lesões torácicas, queimaduras, cirurgia, por exemplo, aberta tórax)
• Volume de sangue pulmonar (uma orelha congestionada é menos compatível)
• A complacência pulmonar dinâmica também é afetada pela frequência respiratória
• O surfactante pulmonar aumenta a complacência pulmonar
• Postura (consulte o capítulo sobre os efeitos do posicionamento na mecânica da respiração)

Os efeitos da frequência respiratória na complacência dinâmica já foram discutidos; os efeitos do surfactante vale a pena discutir separadamente.

A influência do surfactante alveolar na complacência pulmonar

A maioria dos livros didáticos encontra uma maneira de encaixar o surfactante pulmonar em a categoria de coisas que afetam a conformidade estática. Normalmente, é apresentado um gráfico que demonstra o efeito da ausência de surfactante na complacência do pulmão. A referência para isso é geralmente um famoso artigo de 1971 de T.E. Morgan, mas na verdade os dados experimentais originais foram publicados em 1929 por Kurt von Neergaard. Infelizmente, o artigo original do Zeitschrift fur die gesamte experimentelle Medizin não pode mais ser obtido por qualquer meio razoável (barato), mas o gráfico é suficientemente famoso para que se possa encontrar uma versão dele em todos os lugares. Em alguns casos, por exemplo no diagrama abaixo de Radford (1964), pode-se até encontrar o número de série do gato experimental original. Por alguma razão, todo mundo sempre escolhe o gráfico do Gato 27.

Os pulmões do gato 27 “foram primeiro inflados e desinflados com ar. Em seguida, eles foram submersos em solução salina e inflados com solução salina. O efeito foi substancial. No pulmão cheio de solução salina, o efeito do surfactante na tensão superficial dos alvéolos foi obliterado, e apenas a elasticidade do próprio pulmão foi medida. O pulmão afogado era muito mais complacente do que o pulmão cheio de ar.

No entanto, este parece ser um diagrama irrelevante neste ponto. Tudo o que descreve é que a presença de tensão superficial diminui a complacência pulmonar e que, sem ela, a complacência do próprio tecido pulmonar é excelente. É bem sabido que o surfactante aumenta a complacência pulmonar, porque a água por si só tem uma tensão superficial tão alta que os alvéolos colapsariam em massa e a complacência pulmonar seria extremamente baixa. Certamente, seria melhor ilustrar este conceito? Um diagrama adequado para este propósito vem de um artigo de Lachmann et al (1980). Os autores lavaram todo o surfactante dos pulmões de coelhos e, assim, criaram condições semelhantes à SDRA (veja os gráficos roubados abaixo).