Conformitate statică, dinamică și specifică

Acest capitol este cel mai relevant pentru secțiunea F3 (ii) din programa primară CICM 2017, care se așteaptă ca candidații la examen să poată „definiți conformitatea (statică, dinamică și specifică)”. Acesta a fost un subiect popular pentru SAQ-uri:

• Întrebarea 17 din a doua lucrare din 2019
• Întrebarea 14 din prima lucrare din 2016
• Întrebarea 15 din prima lucrare din 2014
• Întrebarea 7 din a doua lucrare din 2011
• Întrebarea 1 (p.2) din a doua lucrare din 2008

Majoritatea acestor SAQ solicită o definiție a conformității, precum și metode de măsurare a conformității. Întrebarea 14 din 2016 și Întrebarea 1 (p.2) din a doua lucrare din 2008 au cerut, de asemenea, factori care afectează conformitatea. Deși nu a fost cerută în mod specific, distincția dintre conformitatea statică și conformitatea dinamică pare a fi o caracteristică așteptată a unei definiții cu scoruri ridicate, conform comentariilor examinatorului. Conformitatea specifică nu a fost menționată niciodată în niciuna dintre întrebări și pare a fi absentă din vivas sau în ceea ce știm puțin despre ele.

În rezumat:

În ceea ce privește resursele publicate peer-review, niciunul nu este mai bun decât articolul din Scott Harris din 2005. Este disponibil gratuit de la Respiratory Care. ușor de respectat cu acest articol gratuit ca sursă principală de informații. Secțiunea de conformitate din Nunn „s (p.29-31 a ediției a 8-a) merită, de asemenea, citită, dar nu conține nicio referire la conformitatea specifică (nu că a apărut vreodată în lucrările scrise).

Definiția complianței pulmonare

A 8-a ediție a Nunn „s oferă următoarea definiție a complianței pulmonare (p. 17):

„Complianța pulmonară este definită ca modificarea volumului pulmonar pe unitate de modificare a gradientului presiunii transmurale (adică între alveolă și spațiul pleural).”

Acest lucru seamănă foarte mult cu orice altă definiție a complianței pulmonare. De exemplu, Guyton & Hall (ediția a 13-a) o definește ca „măsura în care plămânii se vor extinde pentru fiecare creșterea unitară a presiunii transpulmonare (dacă este permis suficient timp pentru a ajunge la echilibru) „, ceea ce sună ca și cum ar fi definit conformitatea statică. Pentru forma cea mai de bază, se poate privi la Fiziologia pulmonară a lui Levitzky (ed. a VIII-a) care afirmă pur și simplu că „conformitatea este definită ca modificarea volumului împărțită la schimbarea presiunii”. În scopul abrevierii acestui concept și mai mult, pentru a reduce secunde prețioase din timpul de scriere a răspunsului:

Conformitate = ΔV / ΔP

Conformitatea statică

Conformitatea statică a fost definită în mod variabil de mulți autori, dar majoritatea definițiilor au un accent comun unic asupra absenței fluxului și a timpului permis pentru ca elementele mobile ale sistemului respirator să se relaxeze și să se odihnească. „O curbă P-V statică elimină efectele rezistive și de impedanță asupra presiunii”, explică Harris (2005); ceea ce a mai rămas, se presupune, este doar conformitatea plămânului, relația presiune-volum neadulterată. Împrumutarea și modificarea ușoară a unei definiții din Anestezia lui Miller:

Conformitatea statică este schimbarea volumului împărțită la schimbarea presiunii, măsurată în absența fluxului de gaz.

O definiție ca aceasta sugerează că măsurarea conformitate statică, tot ce trebuie să faceți este să opriți fluxul de gaz. În realitate, acest lucru nu este de obicei adevărat. Spuneți că măsurați conformitatea. În momentul în care închideți circuitul respirator după inspirație, veți observa o scădere de presiune care se datorează redistribuirii gazelor între unitățile pulmonare cu constante de timp diferite. Cu siguranță, ați spune că acesta nu este un proces „static” și alegeți să așteptați câteva secunde înainte de a înregistra măsurarea. Cu toate acestea, pe măsură ce trec secundele, puteți observa că volumul măsurat al plămânului scade. Acest lucru se datorează faptul că gazul conținut în interior este absorbit în circulația pulmonară. Prin urmare, în organismul uman viu, nu va exista niciodată o situație în care să poată fi înregistrată o relație cu adevărat statică presiune-volum și Harris (2005) recomandă termenul „cvasistatic” pentru a le descrie.

În ceea ce privește relevanța examenului, în afară de definiția mai sus susținută, ne putem aștepta cu siguranță să ni se solicite să deseneze o diagramă pentru a reprezenta relația de presiune și volum a omului pulmonar. Dacă da, s-ar putea face mai rău decât să reproducem faimoasa relație descrisă de Rahn și colab în 1946, care a fost din anumite motive primul dintre aceste eforturi. „Este remarcabil faptul că fiziologii au acordat atât de puțină atenție în trecut mecanicii de respirație care nu este adecvată Datele sunt acum înregistrate cu privire la caracteristicile presiunii-volum ale pieptului și plămânilor la bărbații normali ”, s-au plâns autorii. Au dobândit bărbați normali, și-au oclus nările cu dopuri de plută și și-au măsurat presiunile căilor respiratorii la diferite fracțiuni ale capacității lor vitale (subiecții au expirat complet și apoi au inspirat un volum cunoscut de gaz din spirometru înainte de a efectua o reținere a respirației). Cu aceste manevre, a fost demonstrată următoarea relație:

Diagrama de mai sus este identică cu Figura 6 din lucrarea originală, dar a fost ușor gentrificată pentru a o moderniza pentru a fi consumată de cititorii moderni (nimeni nu mai numește acel volum „aer rezidual” mai mult). Acesta demonstrează curba clasică de conformitate pulmonară, în care conformitatea este slabă la volume mici și mari, dar optimă chiar deasupra FRC, adică în intervalul volumului normal al mareei.

Componentele conformității statice

Evident, atunci când pompezi gaz în pieptul unei persoane, relația presiune-volum va fi o combinație complexă de mai mulți factori. Dintre aceștia, jucătorii dominanți vor fi peretele toracic și țesuturile plămânului însuși. Când i se cere să descrie acest concept, un stagiar CICM ar fi probabil de așteptat să regurgiteze această ecuație:

În cazul în care, în mod previzibil, CRS este conformitatea sistemului respirator în ansamblu, CL este conformitatea plămânului și CCW este conformitatea peretelui toracic. De obicei, manualele oferă valori normale pentru aceste complianțe; pentru plămâni și peretele toracic, acestea sunt 200 ml / cm H2O.

Respectarea plămânilor și a peretelui toracic este legată de proprietățile elastice ale acestor structuri, care sunt discutate într-un capitol propriile lor.

Histerezis în complianța statică a plămânilor

În condiții normale (adică unde nu este umplut cu soluție salină), plămânul Eau ca un sistem ideal, adică energia investită în distensia sa nu este returnată la deflație. Rezultatul este că inflația și deflația au relații diferite presiune-volum, iar diferența dintre ele se numește „histerezis”, un termen etimologic legat de „întârziere” sau lipsă „care descrie dependența stării unui sistem de istorie. Dacă cineva ar fi complet nepregătit pentru întrebările „definiți histerezisul”, s-ar putea descurca cu ușurință și arunca ceva de genul „lucru insprator nu seamănă cu ceea ce expiră”, deci ar merita probabil să investim ceva timp în memorarea unei definiții mai solide . Iată unul dintr-un articol excelent al lui Escolar & Escolar (2004):

„Energia aplicată la plămâni în inspirație nu se recuperează în expirație. Proprietatea disipării energiei primește denumirea de histerezis. „

O definiție mai memorabilă este disponibilă dintr-o sursă mult mai puțin reputată:

„Volumul pulmonar la orice presiune dată în timpul inhalării este mai mic decât volumul pulmonar la o presiune dată în timpul expirației”

Este logic să ne așteptăm la așa ceva într-o buclă PV dinamică din cauza efectelor rezistenței (mai multe despre asta mai târziu), dar se vede chiar și în măsurătorile statice de conformitate. Aici, o diagramă de la Harris ( 2004) demonstrează histerezisul într-o buclă PV statică folosind metoda supersiringe. Etichetele adăugate demonstrează că, pentru aceeași modificare a presiunii, conformitatea expiratorie este mai mică:

De ce se întâmplă acest lucru? Există patru motive principale.

• Recrutare și derecrutare: alveolele prăbușite au pereți care sunt lipiți împreună și care necesită adaos d energie mecanică pentru a se deschide. În contrast, alveolele bine umflate sunt relativ elastice și necesită relativ puțină energie pentru a se umfla în continuare. Din această cauză, relația presiune-volum a alveolelor se schimbă după ce acestea au fost complet umflate.
• Efectul tensiunii superficiale alveolare: tensiunea superficială într-un plămân dezumflat este mai mică decât într-un plămân complet umflat, deoarece moleculele de surfactant alveolar sunt ambalate mai aproape, crescând concentrația lor la nivelul suprafeței gaz-lichid și scăderea tensiunii superficiale. Aceste molecule de fosfolipide de pe suprafața alveolelor bine întinse sunt mai depărtate, ceea ce crește tensiunea superficială și face plămânul mai puțin conform. Astfel, după umflarea completă a plămânului, curba de deflație are o conformitate mai mică, adică există puține modificări de volum față de o schimbare substanțială a presiunii
• Relaxarea la stres se referă la pierderea de energie din parenchimul pulmonar care are loc cu întindere. Acest lucru seamănă cu definiția clasică a histerezisului, ca cantitatea de energie nerecuperată care rezultă din faptul că ceva este imperfect de elastic. Plămânul imperfect se întinde, consumă energie și apoi o irosește la schimbarea formei fibrelor sale de colagen și elastină în loc să o stocheze pentru eliberare ulterioară.
• Absorbția gazelor în timpul măsurării nu este cu adevărat o proprietate a parenchimului pulmonar în sine, ci mai degrabă un artefact de măsurare. După cum s-a menționat mai sus, măsurarea conformității pulmonare statice are o anumită pauză încorporată în fiecare etapă, ceea ce permite ca o parte din gaz să fie absorbită în sistemele vii, ducând la o schimbare aparentă a volumului și a presiunii.

Conformitate dinamică

Spre deosebire de conformitatea statică, termenul „conformitate dinamică” pare că se referă la ceva puternic și mobil. Definiția conformității statice este ușor de redefinit pentru a se potrivi:

Conformitatea dinamică este modificarea volumului împărțită la modificarea presiunii, măsurată în prezența fluxului de gaz.

În esență, este aceeași conformitate, dar măsurată în timpul inspirației și expirării normale. Conformitatea dinamică este întotdeauna mai mică decât conformitatea statică. Motivul este că respectarea dinamică, pe lângă presiunea obișnuită a peretelui toracic și presiunea pulmonară, încorporează și rezistența la fluxul de aer.

Aceasta este principala diferență între conformitatea statică și dinamica. Există o rezistență a căilor respiratorii care crește presiunea la fiecare volum și acest lucru depinde de debitul de gaz. Rezistența crește odată cu creșterea fluxului de aer, mai ales că fluxul devine turbulent. Ca atare, contribuția rezistenței căilor respiratorii la conformitatea dinamică crește pe măsură ce fluxul de aer crește, ceea ce la rândul său scade conformitatea.

O altă diferență majoră între conformitatea statică și cea dinamică este lipsa unei pauze de echilibrare în momentul măsurării. Cu metodele de măsurare a conformității statice, se măsoară de obicei un plămân atunci când este complet nemișcat, după câteva secunde au permis unităților cu constante de timp mai lungi să se umple complet. Măsurarea conformității dinamice are loc din mers și nu există timp pentru distribuirea aerului către acele unități pulmonare mai lente. Consecința acestui fapt este o presiune mai mare măsurată pentru unitatea de volum, adică o complianță pulmonară mai mică. Mai mult, cu cât este mai scurt timpul inspirator și expirator, cu atât mai mult acest efect va influența respectarea dinamică.

Deci. Conformitatea dinamică scade odată cu creșterea fluxului de aer și cu un ciclu respirator mai rapid. Ambele sunt prezente la pacienții tahipnoici. Termenul folosit în mod obișnuit pentru a descrie acest lucru este „dependență de frecvență”. Katsoulis și colab. (2016) au demonstrat acest lucru frumos la un grup de pacienți astmatici. Graficul lor (furat fără rușine din hârtia originală) demonstrează diferența în creștere între conformitatea statică și dinamică asociată cu creșterea frecvenței respiratorii, în special în cazul în care există boli ale căilor respiratorii mici.

În afară de contribuția menționată mai sus a rezistenței respiratorii la presiunea totală a căilor respiratorii aici, conformitatea dinamică este, de asemenea, afectată de eterogenitatea constante de timp printre unitățile pulmonare. O inspirație rapidă va avea doar timp să umple alveolele „rapide”, generând astfel presiune pe baza conformității unui volum relativ lent (restul volumului fiind alveole „lente”). Acest lucru se va adăuga și la dependența de frecvență a conformității dinamice.

Acum, în această etapă este de asemenea important (deși probabil nu este relevant pentru scopuri de examen) să subliniem că definiția conformității dinamice utilizată aici (și în multe alte resurse) nu este complet corectă. Chiar dacă acest lucru doresc examinatorii, includerea rezistenței în definiție face ca conformitatea dinamică să devină un nume greșit. Sau mai bine zis, ar fi mai exact să spunem că ecuația,

Cdyn = VT / (PIP – PEEP)

• TV este volumul mareelor
• PIP este presiunea inspiratorie de vârf
• PEEP este presiunea expiratorie pozitivă

nu măsoară niciun fel de conformitate, deoarece rezistența este inclusă în măsurare.

Mai mult, în orice caz, măsurarea conformității dinamice care este de obicei realizat de ventilatorul mecanic în timpul funcției de rutină este determinat de la construirea unei bucle presiune-volum în timpul ventilației. Această buclă permite ventilatorului să determine unde fluxul de gaz este zero, adică unde presiunea căilor respiratorii și presiunea alveolară sunt egale. Gradientul liniei care leagă aceste puncte este conformitatea dinamică. Cu toate acestea, punctul de curgere a gazului zero nu este de obicei presiunea de inspirație de vârf, ci ceva mai apropiat de P1, scăderea presiunii care are loc la sfârșitul inspirației:

Astfel, la un pacient ventilat mecanic, Cdyn este calculat ca:

Cdyn = VT / (P1 – PEEP)

unde

• VT este volumul mareelor
• P1 este presiunea la scurt timp după încetarea debitului, care este ușor mai mare decât platoul presiune care vă va oferi conformitate dinamică
• PEEP este presiunea expiratorie pozitivă

Conformitate specifică

Necesitatea conceptului de conformitate specifică poate fi demonstrată printr-un simplu experiment de gândire. Luați în considerare relația presiune-volum a unui copil de 20 kg. S-ar putea atinge o capacitate vitală de poate 1L, la 20 cm H2O. Comparați-l cu un adult, al cărui volum pulmonar la 20 cm H2O ar putea fi de 4L. Aceasta înseamnă că adultul are o complianță pulmonară mai mare?

Desigur, nu are. Cu toate acestea, acest lucru demonstrează că metoda standard de comparare a numărului de complianță pulmonară tinde să se descompună atunci când se încearcă compararea complianței între pacienții care nu au dimensiuni comice. Aici intervine respectarea specifică.Potrivit lui Harris (2005),

„Conformitatea specifică este conformitatea normalizată de un volum pulmonar”

Acel volum pulmonar normalizat este de obicei FRC. Astfel, conformitatea specifică poate fi exprimată ca:

unde CTot este complianța statică totală a plămânilor, iar FRC poate fi substituit cu orice volum pulmonar. Deoarece volumul pulmonar ales este de asemenea în funcție de dimensiunea corpului, acest parametru ar trebui să rămână consistent, indiferent dacă unul este mare sau mic. Luați în considerare: copilul cu respectarea plămânilor de 50ml / cmH2O și un FRC de 500ml ar avea o conformitate specifică de 50/500 = 0,1 ml / cmH2O. Adulții mari, cu respectarea lor de 200ml / cmH2O și un FRC mai mare de 2000ml, ar avea, de asemenea, o conformitate specifică de 0,1 ml / cmH2O. Valoarea normală pentru aceasta este de obicei dată ca 0,05 ml / cmH2O.

Factori care influențează complianța pulmonară

Întrebarea 14 din 2016 și Întrebarea 1 (p.2) din a doua lucrare a 2008 a întrebat despre factorii care afectează conformitatea. În special întrebarea din 2008 a fost cea cu cel mai bun răspuns model, care a indicat clar care au fost „așteptările examinatorilor. În rezumat, acești factori sunt:

• Volumul pulmonar (afectat de PEEP, hiperinflația dinamică , etc)
• Reculul elastic al plămânilor (afectat de vârstă și stări de boală, de exemplu, emfizemul îl reduce)
• Complianța peretelui toracic (afectată de leziuni toracice, arsuri, intervenții chirurgicale, de exemplu, deschisă piept)
• Volumul de sânge pulmonar (un conector congestionat este mai puțin conform)
• Complianța pulmonară dinamică este, de asemenea, afectată de frecvența respiratorie
• Surfactantul pulmonar crește complianța pulmonară
• Postura (vezi capitolul despre efectele poziționării asupra mecanicii respirației)

Efectele frecvenței respiratorii asupra conformității dinamice au fost deja discutate; efectele surfactantului merită discutate separat.

Influența surfactantului alveolar asupra conformității pulmonare

Majoritatea manualelor găsesc o modalitate de a încorpora surfactantul pulmonar în categoria lucrurilor care afectează conformitatea statică. De obicei, este trasat un grafic care demonstrează efectul pe care îl are absența agentului tensioactiv asupra conformității plămânilor. Referința pentru aceasta este de obicei o faimoasă lucrare din 1971 a lui T.E. Morgan, dar de fapt datele experimentale originale au fost publicate în 1929 de Kurt von Neergaard. Din păcate, articolul original din Zeitschrift fur die gesamte experimentelle Medizin nu mai poate fi obținut prin orice mijloace rezonabile (ieftine), dar graficul este suficient de faimos pentru a putea găsi o versiune a acestuia peste tot. În unele cazuri, de exemplu, diagrama de mai jos din Radford (1964), se poate găsi chiar numărul de serie al pisicii experimentale originale. Din anumite motive, toată lumea alege întotdeauna graficul din Cat 27.

Plămânii Cat 27 „au fost mai întâi umflați și dezumflați cu aer. Apoi, au fost scufundate în soluție salină și umflate cu soluție salină. Efectul a fost substanțial. În plămânul plin de soluție salină, efectul agentului tensioactiv asupra tensiunii superficiale a alveolelor a fost obliterat și a fost măsurată doar elasticitatea plămânului. Plămânul înecat era mult mai conform decât plămânul plin de aer.

Cu toate acestea, acest lucru pare o diagramă irelevantă în acest moment. Tot ceea ce descrie este că prezența tensiunii superficiale scade complianța pulmonară și că, fără aceasta, respectarea țesutului pulmonar în sine este excelentă. Este bine cunoscut faptul că surfactantul mărește complianța pulmonară, deoarece apa de la sine are o tensiune superficială atât de mare încât alveolele s-ar prăbuși în masă, iar complianța pulmonară ar fi extrem de slabă. Sigur, ar fi mai bine să ilustrăm acest concept? O diagramă adecvată în acest scop vine dintr-o lucrare de Lachmann și colab. (1980). Autorii au spălat tot agentul tensioactiv din plămânii iepurilor și, prin urmare, au creat condiții asemănătoare cu ARDS (a se vedea graficele lor furate mai jos).