Ventilación mecánica en anestesiología de pequeños animales

El empleo de ventilación a presión positiva (VPP) resulta una práctica cada vez más comúnmente realizada a lo largo del mundo durante la anestesia de pacientes veterinarios. La VPP permite evitar la hipoventilación asociada al empleo de los fármacos anestésicos y mejorar la oxigenación mediante el aumento de la presión alveolar. Por otro lado, el empleo de estrategias ventilatorias inadecuadas puede aumentar el riesgo de injuria pulmonar y de complicaciones postoperatorias.Existe una gran heterogeneidad en el volumen pulmonar normal en perros, lo que dificulta la recomendación de un único volumen corriente (Vt) indexado al peso corporal que sea adecuado para todos los individuos.En consecuencia, debería intentar individualizarse el Vt mediante el monitoreo de la mecánica respiratoria junto con la medición de los niveles de dióxido de carbono.

El delta de presión (DP) es una variable de monitoreo esencial que refleja el estrés pulmonar y puede favorecer el ajuste del Vt tanto en perros con pulmones sanos como en perros con injuria pulmonar. Existe una relación inversamente proporcional entre el DP y la compliance del sistema respiratorio (ComplSR).En consecuencia, manteniendo el Vt fijo, el monitoreo de las modificaciones de la DP permite evaluar los cambios en la ComplSR de manera sencilla y a tiempo real.

Algunos animales pueden beneficiarse del empleo de maniobras de reclutamiento alveolar y del empleo de presión positiva al final de la espiración (PEEP).Adicionalmente, el monitoreo de la presión transpulmonar de fin de espiración puede resultar de utilidad para evitar el colapso alveolar particularmente en cirugías laparoscópicas. En la presente revisión se discuten algunos aspectos claves de la ventilación mecánica en anestesia veterinaria en pacientes caninos.

El colapso de la vía aérea durante la anestesia es un fenómeno que se ha reportado con frecuencia en la medicina humana y parece tener varias causas. Entre ellas, destacan la disminución del volumen pulmonar durante la anestesia y el aumento de las presiones sobreimpuestas en los pacientes con obesidad. Para detectar el colapso de la vía aérea, se pueden utilizar las curvas Presión-Volumen que se utilizan para evaluar la mecánica respiratoria. Aunque la interpretación clásica del punto de inflexión inferior (PII) de dicha curva se refiere al inicio del reclutamiento pulmonar, estudios recientes sugieren que este punto indica la apertura de la vía aérea en lugar del reclutamiento (Figura 1).

En la modalidad de control de volumen (VCV), es posible evaluar la apertura de la vía aérea mediante el empleo de un tiempo inspiratorio prolongado o un flujo inspiratorio bajo (menos de 5 litros/minuto en medicina humana) y examinar la curva de presión-tiempo. Si se encuentra un punto de inflexión en la curva, es muy probable que la vía aérea se haya abierto a partir de ese nivel de presión. Aunque no se ha estudiado la ocurrencia del colapso de la vía aérea durante la anestesia en medicina veterinaria, algunas razas de perros predispuestas a tener colapso traqueal, colapso de los bronquios principales y broncomalacia podrían beneficiarse de esta evaluación.

El uso de niveles de presión positiva al final de la espiración (PEEP) por encima del PII permitiría prevenir el colapso de la vía aérea y mejorar significativamente la mecánica respiratoria del paciente.

El volumen corriente o tidal (Vt) es aquel volumen que ingresa y egresa del pulmón durante una inspiración y espiración normal. Este volumen está compuesto por el volumen del espacio muerto anatómico (Vaw) y el volumen alveolar (Va). El Vaw es la porción del Vt que se encuentra en las vías respiratorias y no participa en el intercambio gaseoso, mientras que el Va es la fracción del Vt que se encuentra en los alvéolos y participa en la hematosis. En humanos, el Vaw representa aproximadamente el 30 % del Vt, pero en perros, un estudio reciente de capnografía volumétrica mostró que el Vaw representa una fracción significativamente mayor del Vt, aproximadamente el 60 % (Bumbacher y col, 2018). Esto se debe al mayor tamaño de la vía aérea en los animales cuadrúpedos en comparación con los humanos.

Estudios de espirometría muestran que el Vt normal en humanos varía entre 7 y 8 ml por kg de peso corporal. La utilización del peso real para la selección del Vt podría llevar a la administración de un volumen excesivo, sobre todo en situaciones de sobrepeso, dado que el tamaño del pulmón del paciente está determinado principalmente por la talla y el sexo. En consecuencia, en medicina humana se utiliza el peso predicho (considerando el sexo y la altura) para la selección del Vt. En perros, la variabilidad morfológica dificulta la recomendación de un Vt normal que contemple las diferencias entre perros con distintas características morfométricas. Se ha sugerido que el Vt normal en perros bajo ventilación mecánica varía entre 8 y 20 mL/kg de peso corporal, pero la administración de un Vt inadecuado podría generar hipoventilación o sobredistensión del territorio alveolar y riesgo de injuria pulmonar. Dos estudios recientes proponen que el Vt más adecuado para perros es de 15 mL/kg (Bumbacher y col, 2018; De Monte y col, 2018), pero esta recomendación podría no ser extrapolable a caninos de diferentes tamaños y conformaciones. Es probable que el perro tenga variaciones anatómicas intra-específicas responsables de la variabilidad en los volúmenes pulmonares necesarios para mantener la ventilación alveolar dentro de los rangos fisiológicos. En el año 1972 Robinson y colaboradores reportaron que el pulmón del perro es más grande que el de otras especies por unidad de peso corporal. En el mencionado artículo, los autores plantearon que la versátil estructura anatómica de los pulmones de los mamíferos, junto con la conformación torácica y los efectos gravitacionales en los pulmones de las especies más grandes, hagan poco probable que el mismo valor de Vt indexado al peso pueda aplicarse a todas las especies por igual.

Para abordar clínicamente este grado de heterogeneidad existen diferentes estrategias que combinadas pueden favorecer la individualización y selección apropiada del Vt.

La compliance del sistema respiratorio (ComplSR) puede aportar información de relevancia sobre el “tamaño pulmonar real” que puede resultar de gran utilidad para seleccionar un Vt de manera individualizada. Si bien esta variable se la suele monitorizar con el fin de determinar la “rigidez” pulmonar, también brinda información sobre el tamaño pulmonar. La ComplSR refiere al delta de presión (DP) que genera en la vía aérea un determinado Vt. Se ha observado previamente en medicina humana que las personas sanas de mayor estatura tienen una mayor ComplSR que personas del mismo peso, pero menor estatura. En este contexto, la ComplSR estaría reflejando un mayor tamaño pulmonar las personas altas (y no una menor rigidez).

En la modalidad ventilatoria VCV, el empleo de una pausa inspiratoria permite estimar la presión plateau (Pplat) en la vía aérea que sería un subrogante de la presión alveolar (Figura 2). Dado que la ComplSR suele monitorizarse para evaluar el componente alveolar del sistema respiratorio, la presión que se emplea para su cálculo es la Pplat:
ComplSR = Vt/DP

Siendo el DP la diferencia entre la Pplat y la PEEP.

Despejando la fórmula anterior se puede observar:

DP = Vt/ComplSR

De esta ecuación se desprende que existe una relación inversamente proporcional entre el DP y la ComplSR. A mayor DP, menor es la ComplSR, lo que reflejaría un menor tamaño pulmonar funcional o real.

La DP que genera un Vt adecuado parecería no ser tan variable en perros como lo es el Vt. Si bien factores extrapulmonares (como la rigidez del tórax,y la presión intra-abdominal) condicionan el valor de DP que genera un Vt dado, habitualmente en perros sanos el DP suele encontrarse entre los 7 y 8 cmH2O. En consecuencia, esta variable podría resultar de utilidad para individualizar el Vt. A modo de ejemplo, si se supone que un Vt de 15 ml/kg empleado en un perro sano anestesiado con los fines de una cirugía electiva, genera valores de DP bajos (< 5 cmH2O) y el monitoreo del dióxido de carbono espirado (ETCO2) arroja valores elevados (a pesar de aumentar la frecuencia respiratoria, p. ej., a 20 resp/min) es muy probable que ese animal se beneficie de un aumento del Vt. En el extremo opuesto, si se parte de un Vt de 15 ml/kg en un perro sano y se observan valores de DP > 10 cmH2O y el ETCO2 arroja valores bajos (a pesar de reducir la frecuencia respiratoria, p. ej., a 10 resp/min) es muy probable que ese animal se beneficie de una disminución del Vt.

Esta estrategia también podría ser de particular interés para la selección del Vt en perros con pulmones enfermos. La limitación del DP a valores menores a los 15 cmH2O se asoció a una mayor sobrevida en humanos con síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA). Adicionalmente, se observó previamente en medicina humana que los pacientes con mayores valores de DP durante cirugía de abdomen presentaron una mayor tasa de complicaciones postoperatorias.

Otra herramienta que puede ser de gran utilidad para la individualización del Vt es la capnografía volumétrica. Esta técnica permite la determinación de la cinética de la eliminación de CO2 en cada respiración. Entre otras cosas, la capnografía volumétrica permite la determinación del espacio muerto anatómico y fisiológico. La medición de este último sería de gran utilidad al momento de seleccionar el Vt particularmente en pacientes críticos para evitar la sobredistensión alveolar.

En condiciones normales, durante la espiración, la presión alveolar suele caer a 0 cmH2O, que equivale a la presión atmosférica. Sin embargo, en pacientes anestesiados, puede ocurrir una disminución del volumen residual funcional (CRF). Para recuperar este volumen perdido, se suele utilizar la aplicación de PEEP.

La aplicación de PEEP favorece la apertura de la vía aérea (en caso de colapso) y el reclutamiento de áreas colapsadas del pulmón. A su vez permite desplazar el bucle del Vt a través de la curva Presión-Volumen permitiendo de esta manera, trabajar en la zona de mejor ComplSR. Por otro lado, el uso de valores excesivamente elevados de PEEP puede causar sobredistensión y, en casos graves, incluso la ruptura de la membrana alveolo-capilar. También puede generar deterioro hemodinámico, ya que la compresión de los capilares alveolares aumenta la poscarga del ventrículo derecho, lo que puede afectar el llenado del ventrículo izquierdo y reducir el gasto cardíaco.

En ciertas condiciones médicas, como el asma severa y la broncomalacia, puede producirse una forma de PEEP llamada AUTOPEEP (o PEEP intrínseca) debido al atrapamiento aéreo asociado a estas enfermedades. Adicionalmente, el uso de frecuencias respiratorias altas, tiempos espiratorios cortos y tubos endotraqueales inapropiadamente chicos aumenta el riesgo de AUTOPEEP. En esos escenarios, resulta esencial monitorear la curva de flujo/tiempo para detectar la presencia de AUTOPEEP dado que, en dicho caso, la curva no llegará a cero al final de la espiración (Figura 3).

La MRA consiste en un aumento transitorio de la presión transpulmonar (presión alveolar – presión pleural) que se realiza con el objetivo de abrir áreas del pulmón no aireadas o pobremente aireadas. El reclutamiento pulmonar depende de la presión aplicada en la vía aérea y también del tiempo en que esa presión es aplicada. Existen diferentes técnicas para realizar una MRA. Una de ellas consiste en insuflar el pulmón a una presión determinada durante un tiempo prolongado (habitualmente a 25-40 cmH2O durante 10-20 segundos). La otra forma de realizar una MRA es de manera escalonada, aumentando gradualmente la presión en la vía aérea junto con la PEEP hasta alcanzar los valores deseados (habitualmente a 25-30 cmH2O de Pplat y 10-15 cmH2O de PEEP). La evidencia sobre cuál técnica es superior es contradictoria. Un estudio en un modelo canino de lesión pulmonar por inhalación de humo demostró que ambas técnicas mejoran la oxigenación y la compliance pulmonar, pero la técnica escalonada parece ser más efectiva para mejorar la compliance pulmonar, aunque la insuflación sostenida produce un menor impacto hemodinámico. Realizar una MRA permite aplicar la estrategia ventilatoria de "pulmón abierto", que consiste en abrir las áreas del pulmón mal ventiladas y mantenerlas abiertas mediante la aplicación de niveles adecuados de PEEP.

Actualmente se considera que no es el efecto directo de las MRA sobre el pulmón lo que resulta beneficioso para el paciente. Por el contrario, las MRA deberían considerarse estrategias para poder evitar la apertura y cierre cíclico alveolar y reducir el DP (al mejorar la ComplSR) y de esa manera disminuir el riesgo de VILI.

La medición de la presión transpulmonar se obtiene al sustraer el valor de presión pleural a la presión alveolar. Esta medición puede realizarse a fin de inspiración donde su valor refleja el estrés alveolar, o a fin de espiración donde la presencia de valores negativos sugiere la presencia de colapso alveolar. Para realizar los cálculos de la presión transpulmonar se requiere, tal como se mencionó, la medición de la presión pleural (que habitualmente se mide en forma indirecta mediante la medición de la presión esofágica). Para dicho fin se suelen emplear catéteres esofágicos que presentan un balón en el extremo. El insuflado del balón es un tema de gran relevancia práctica dado que, el empleo de un volumen inadecuadamente bajo de inflado puede hacer que se subestime la presión esofágica y en consecuencia la presión pleural. Por el contrario, un inflado excesivo puede generar contracciones reflejas que sobreestimen las mediciones. Si bien los balones comerciales sugieren un volumen de inflado, debe tenerse en consideración que las recomendaciones son generadas para seres humanos. Una forma de individualizar el volumen de inflado consiste en construir una curva Presión-Volumen del balón. Para construir dicha curva es necesario registrar la variación entre la presión esofágica de fin de inspiración y de fin de espiración que produce cada volumen de inflado empleado. El volumen de inflado que genera la mayor variación entre dichas presiones sería el más adecuado. Habitualmente este volumen oscila entre 0.5 y 2 ml.

La medición de la presión transpulmonar de fin de espiración (PEEP – presión pleural de fin de espiración) puede ser de particular interés durante la anestesia de cirugías laparoscópicas. La insuflación del abdomen con gas aumenta la presión abdominal y secundariamente la pleural. La presencia de valores de presión pleural de fin de espiración mayores a los valores de presión alveolar espiratoria (niveles de PEEP empleados) sugiere la presencia de colapso alveolar. La apertura inspiratoria y el colapso espiratorio de los alvéolos se ha asociado previamente a VILI. En consecuencia, el monitoreo de la presión transpulmonar de fin de espiración permite guiar la selección de los valores de PEEP para que estén por encima de los valores de presión pleural y de esta manera se evite el colapso alveolar. En este contexto se suelen emplear valores de PEEP que permitan mantener la presión transpulmonar espiratoria positiva (entre 0 y 2 cmH2O).

La frecuencia respiratoria habitualmente empleada para la ventilación mecánica en perros sanos es de entre 10 y 20 respiraciones por minuto. Este valor suele ajustarse en función de los niveles de ETCO2. La necesidad de disminuir la frecuencia respiratoria a valores menores a 10 o mayores a 20 respiraciones por minuto para mantener los niveles de ETCO2 (habitualmente entre 30 y 45 mmHg) suele sugerir que el Vt empleado es inapropiadamente alto o bajo respectivamente.

El tiempo inspiratorio (Ti) habitualmente empleado en perros varía entre 0.8 y 1 segundo. Debe tenerse en consideración que, en la modalidad VCV, un menor Ti genera un flujo inspiratorio mayor. En determinadas situaciones (p. ej., cuando se emplean tubos endotraqueales pequeños) esto puede generar un flujo turbulento aumentando la resistencia en la vía aérea.

El empleo de una pausa al final de la inspiración tiene varios efectos en la mecánica respiratoria. Por un lado, permite la medición de la Pplat y en consecuencia del DP. De esta manera se puede obtener información de gran relevancia sobre la mecánica respiratoria. Por otro lado, la pausa inspiratoria produce un aumento de la presión media en la vía aérea (promedio de presión positiva generada durante la inspiración y espiración) pudiendo tener un impacto positivo en la oxigenación del paciente.

Adicionalmente, la pausa inspiratoria aumenta el tiempo de difusión de los gases favoreciendo la eliminación de CO2. Algunos respiradores permiten la selección del tiempo de pausa como porcentaje del tiempo inspiratorio y otros requieren la selección en valores absolutos. Habitualmente se emplean tiempos de pausa inspiratoria de entre 20 y 50 % del Ti o 0.2 a 0.5 segundos. Algunos autores recomiendan emplear pausas más prolongadas (p. ej. de 2 segundos) para la medición de la Pplat.

La selección inadecuada de la estrategia de ventilación mecánica puede llevar al desarrollo de VILI. Este síndrome resulta de la superposición de distintas interacciones, que incluyen la sobredistensión alveolar debida al empleo de volúmenes corrientes altos, el daño del epitelio bronquiolar y del parénquima debido a la presencia de apertura y cierre cíclicos de las vías aéreas periféricas, el aumento excesivo de la presión transpulmonar, la presencia de atelectrauma (debido al reclutamiento y desreclutamiento de unidades pulmonares inestables) y la liberación de mediadores inflamatorios locales y sistémicos (también conocido como biotrauma). La utilización de altas fracciones inspiradas de oxígeno también puede tener efectos perjudiciales debido a que la hiperoxemia puede ser deletérea en ciertos pacientes, especialmente en aquellos con trauma cráneo-encefálico y encefalopatía hipóxica post-paro cardíaco, debido a la generación de radicales libres o mediante la inducción de vasoconstricción. Asimismo, la disminución del nitrógeno alveolar, secundario el empleo de fracciones inspiradas de oxígeno elevadas. aumenta el riesgo de atelectasias por reabsorción aumentando el riesgo de VILI.

Un grupo de investigadores italianos razonaron que, el stress y el strain utilizado en ingeniería para explicar la respuesta microscópica de un cuerpo a una carga externa, siendo el strain el cambio relativo en tamaño y forma y el stress la tensión interna, tienen su equivalente clínico en el pulmón y serían determinantes importantes del riesgo de VILI.

El stress representa la presión que se genera en la “estructura pulmonar” (que incluye la membrana alveolo-capilar y el intersticio pulmonar formado por fibras colágenas, elastina y proteoglucanos) cuando una fuerza es aplicada. La aplicación de una presión positiva demasiado alta puede generar, desde la liberación de citoquinas pro-inflamatorias por parte del intersticio pulmonar, hasta la ruptura del mismo. Desde un punto de vista clínico puede estimarse mediante la medición del DP y, más precisamente, mediante la determinación de la presión transpulmonar inspiratoria.

Tal como se describió previamente, el strain hace referencia a la deformación que sufre el pulmón como consecuencia del Vt empleado. Debe tenerse en consideración que dicho impacto no solo depende del valor de Vt seleccionado sino también de la CRF del paciente.

Strain = Volumen de fin de inspiración/CRF

De la fórmula se desprende que, un Vt determinado en paciente con una CRF normal va a producir un strain mucho menor que el mismo Vt en un paciente con SDRA. Por lo tanto, es crucial seleccionar un Vt adecuado para evitar un strain excesivo y disminuir el riesgo de VILI. En pacientes humanos con SDRA, se ha comprobado que el volumen pulmonar está significativamente disminuido (conocido como "Baby lung"), y que el uso de valores elevados de Vt (12 ml/kg de peso) puede provocar sobredistensión grave. Múltiples estudios prospectivos, aleatorizados y controlados en humanos con SDRA han demostrado que el uso de Vt "bajos" (cerca de 6 ml/kg de peso ideal) junto con PEEP se asocia con una reducción significativa de la mortalidad. Posteriormente, se ha observado que esta estrategia también puede ser beneficiosa en pacientes quirúrgicos con pulmones sanos. Se debe tener en cuenta que el Vt normal en humanos, evaluado por espirometría, es de entre 7 y 8 ml/kg, por lo que el uso de Vt bajos suele implicar una pequeña disminución de su valor normal.

Tal como se describió previamente existe una variabilidad muy grande en el Vt recomendado en medicina veterinaria para el empleo de ventilación mecánica en pacientes caninos (habitualmente entre 8 y 20 ml/kg de peso). Algunos autores han propuesto la utilización de Vts de 6 ml/kg en caninos con injurias pulmonar sin embargo esta recomendación suele ser extrapolada de los trabajos publicados en humanos. En un estudio realizado en Beagles sanos con condición corporal normal, el empleo de un Vt de 6 ml/kg de peso real, (utilizando frecuencias respiratorias altas para mantener el volumen minuto respiratorio en 200 ml/kg/min) fue bien tolerado y permitió mantener la normocapnia. Sin embargo, en otros trabajos experimentales de SDRA en caninos, el aumento del Vt de 15 a 20 ml/kg se asoció a una mejoría significativa de la oxigenación. Los autores justificaron el uso de volúmenes “altos” en caninos argumentando que, según lo observado en su laboratorio, esta especie requiere volúmenes relativamente altos para evitar la acumulación excesiva de CO2. Dada la dificultad que se presenta para recomendar un único Vt que sea adecuado para todos los perros sanos, esto se complejiza mucho más a la hora de establecer recomendaciones para pacientes con pulmón enfermo.

En pacientes con pulmón enfermo también podría guiarse la selección del Vt en función del valor de DP obtenido, pero en este caso tolerando valores más elevados (habitualmente de 10 a 13 cmH2O según el grado de afectación pulmonar) siendo necesario utilizar habitualmente frecuencias respiratorias más elevadas (20 a 30 ventilaciones/min) para evitar el desarrollo de hipercapnias excesivas. El intento de normalizar la PaCO2 puede llevar al empleo de Vts elevados que pueden aumentar el riesgo de VILI. En consecuencia, suelen tolerarse (en caso de que no existan contraindicaciones formales como en el caso del trauma cráneo-encefálico) valores de PaCO2 de hasta 55-60 mmHg.

La VPP mediante el empleo de ventiladores mecánicos incorporados a los equipos anestésicos permite mejorar sensiblemente el manejo ventilatorio de los pacientes quirúrgicos. Sin embargo, múltiples aspectos deben ser tenidos en cuenta para emplear estrategias ventilatorias adecuadas y disminuir el riesgo de VILI (particularmente en pacientes con injuria pulmonar). El monitoreo de la mecánica ventilatoria y de los niveles de CO2 resulta de gran utilidad para guiar la individualización de las estrategias empleadas.

Durante la anestesia existen una serie de modificaciones en la fisiología normal que pueden repercutir negativamente en el intercambio gaseoso tanto en los pacientes humanos como en los veterinarios.

La administración de altas concentraciones de oxígeno durante la anestesia, junto con el posicionamiento de los animales para la cirugía (habitualmente en decúbito dorsal) y la relajación muscular producida por los fármacos pueden producir una pérdida en la capacidad residual funcional (CRF) favoreciendo el desarrollo de atelectasias.

Estas suelen producir un aumento del shunt intrapulmonar y en consecuencia una alteración en los parámetros de oxigenación. Si bien la atelectasia perioperatoria parecería ser un fenómeno más prevalente en medicina humana que en pequeños animales, diferentes factores pueden favorecer su desarrollo en pacientes veterinarios.

El empleo de ventilación a presión positiva (VPP) en el contexto de la anestesiología veterinaria resulta una práctica cada vez más comúnmente realizada a lo largo del mundo. Por un lado, dicha práctica puede evitar la hipoventilación generada por la depresión respiratoria inducida por los fármacos anestésicos, y por otro lado puede favorecer la “aireación pulmonar” aumentando la CRF y disminuyendo el shunt intrapulmonar.

Sin embargo, el empleo de estrategias ventilatorias inadecuadas podría aumentar el riesgo de injuria pulmonar inducida por ventilación mecánica (VILI), y se ha asociado a un aumento de la tasa de complicaciones postoperatorias. En este artículo se revisarán algunos aspectos de relevancia a la hora de emplear VPP en anestesiología veterinaria mediante el empleo de ventiladores mecánicos

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