Introducción

La pandemia secundaria al síndrome respiratorio agudo severo por coronavirus-2 (SARS-CoV-2) ha superado la demanda y disponibilidad de instalaciones, tecnología y recursos humanos en todos los niveles de atención. Las principales causas de ingreso a la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI) son la insuficiencia respiratoria aguda (IRA) y el síndrome de insuficiencia respiratoria progresiva aguda (SIRPA), que requieren ventilación mecánica invasiva (VMI). Actualmente se lleva a cabo la ventilación mecánica (VM) protectora con administración de volumen corriente (VC) bajo, ajustado a peso predicho en pacientes con SIRPA moderado y grave.¹

Debido a la alta demanda de VMI en muchos hospitales, los ventiladores mecánicos se han convertido en un recurso escaso, y se han utilizado otras estrategias de soporte ventilatorio, incluidos el aporte de oxígeno por cánulas nasales de alto flujo (CNAF) y la ventilación mecánica no invasiva (VMNI). Las indicaciones específicas para su uso no están bien definidas y las guías de consenso son controvertidas. Al inicio de la pandemia no se recomendaba su uso, debido al alto riesgo de infección por la aerolización, por tal motivo estaban contraindicados.¹ A medida que la pandemia alcanzó su pico máximo, el uso de dispositivos no invasivos se generalizó. La VMNI puede prevenir la VMI, pero si fracasa conduce a una mayor morbilidad y mortalidad.²,³ Algunos pacientes con o sin asistencia, permanecerán disneicos, respirando espontáneamente con esfuerzo vigoroso y desregulado, lo cual puede ser un promotor de lesión pulmonar autoinfligida por el paciente (PSILI, por sus siglas en inglés).⁴,⁵

Fisiología de la respiración

En los seres humanos la respiración cumple funciones metabólicas con el control de la oxigenación y el equilibrio ácido-base gracias a la integración de estímulos mecánicos y químicos, así como funciones conductuales que permiten la coordinación del ritmo de la respiración con la deglución, comunicación verbal y emocional.⁶

Las vías nerviosas que controlan la respiración comprenden la aferencia neuronal del IX y X nervio craneal al núcleo del tracto solitario por la activación de los receptores de estiramiento pulmonar (reflejo de Hering-Breuer responsable de la disminución de la frecuencia respiratoria), vías aéreas superiores (reflejo de la tos) y cuerpo carotídeo (sensor de cambios en la concentración de oxígeno arterial y en menor medida a cambios del pH y presión arterial de oxígeno [PaO₂]) conocido como grupo dorsal respiratorio, que envía eferencias a través del nervio vago, así como controla la respuesta simpática de las vías aéreas y la respuesta motora eferente mediante el nervio hipogloso, frénico e intercostal.⁶

El grupo ventral respiratorio tiene la propiedad intrínseca del ritmo respiratorio y se localiza en la región ventrolateral del tallo cerebral que comprende al complejo de pre-Bötzinger (regulación de la fase inspiratoria). Este grupo integra los estímulos provenientes de quimiorreceptores centrales ubicados en el núcleo parafacial ventral (sensor pH del líquido cefalorraquídeo), corteza cerebral prefrontal (regulación conductual, que sin actividad voluntaria tiene un efecto inhibitorio del impulso respiratorio [IR]) e hipotálamo (integración emocional).⁶

El proceso de la respiración se divide en tres fases, la primera es la inspiración, proceso de activación neuronal y contracción muscular que es controlada principalmente por el complejo de pre-Bötzinger. La segunda es la postinspiración, controlada por el complejo postinspiratorio e implica la fase de regulación del flujo espiratorio por incremento en la resistencia de las vías aéreas con disminución de éste, esta fase se observa en reposo y se pierde en altas frecuencias respiratorias. Finalmente, la tercera fase es la espiración, proceso pasivo que depende de las propiedades elásticas del pulmón y de la pared torácica que finaliza al alcanzar el equilibrio de presiones con la capacidad residual funcional, es coordinada por el núcleo parafacial lateral que, en coordinación con el centro de pre-Bötzinger, previene la activación concomitante e ineficiente de los grupos de músculos inspiratorios y espiratorios.⁷

Una vez descritas las vías nerviosas de la respiración, es importante definir el IR que es la intensidad (amplitud y frecuencia) de la eferencia neuronal llevada a cabo por el centro respiratorio, que tiene como objetivo la activación mecánica de los músculos de la respiración, es decir, el esfuerzo respiratorio.⁸

El IR es así el producto resultante de la necesidad de aumentar la profundidad y frecuencia respiratoria para satisfacer las demandas metabólicas y mantener la homeostasis principalmente del dióxido de carbono (CO₂); cuando el nivel de CO₂ se eleva demasiado, el tronco encefálico envía impulsos a la médula espinal que causa contracción del diafragma y los músculos intercostales; esto aumenta nuestra respiración. Mientras más alto sea el nivel de CO₂ en la sangre, mayor es el impulso para respirar. Una vez que el CO₂ retorna a un nivel aceptable, disminuye la fuerza y frecuencia de la respiración.

No existe un método cuantitativo de la intensidad eferente del centro respiratorio, por lo que en humanos el IR se infiere de diversos índices motores, ya que en individuos sanos determina el promedio de despolarización de las motoneuronas respiratorias, principalmente la actividad eléctrica del nervio frénico (AEfr), la actividad eléctrica diafragmática (AEdi) y en esfuerzos vigorosos de los músculos accesorios; por lo tanto, también es el responsable de la generación de la presión transdiafragmática (Pdi) que es la presión generada por todos los músculos inspiratorios (Pmus), y finalmente son trasladadas a flujo y volumen corriente (VC) con la ecuación del movimiento.⁷,⁸

Fisiopatología

A partir de la década de los 80, en los pacientes con síndrome de insuficiencia respiratoria aguda (SIRA) se describió la heterogeneidad del daño pulmonar descrito como baby lung, término acuñado por Gattinoni y colegas en 1987, que se describe como el tejido sano en las zonas no dependientes que fue observado por medio de estudios tomográficos al final de la espiración, además corresponde aproximadamente de 200 a 500 g de pulmón, ya que es el peso equivalente a la cantidad de pulmón funcional de un niño de cinco a seis años.⁸

El concepto baby lung sugiere tres diferentes áreas pulmonares con afección heterogénea en pacientes con SIRA: la zona pulmonar con mayor daño que incluye las regiones dependientes (con colapso alveolar y derrame pleural), seguida de la zona intermedia (distinguida por colapso parcial) y por último, las zonas menos dependientes, donde existe integridad de la unidad alveolocapilar (no son zonas alveolares completamente sanas, sino que tienen mejor elasticidad, pero son más susceptibles a lesión).⁷,⁸

Tomando en cuenta la heterogeneidad del parénquima pulmonar en SIRA, es importante conocer dos variables mecánicas: estrés (stress), que es la fuerza que se aplica al pulmón; y tensión (strain), que es la deformación del pulmón causada por el estrés al que es expuesto.⁷

El IR genera aumento en el esfuerzo inspiratorio, si existe un IR alto, el esfuerzo inspiratorio será mayor y provocará distensión excesiva a nivel global y regional, lo que impedirá que las presiones y volúmenes se transmitan de forma homogénea, al concentrar la tensión en las zonas dependientes, fenómeno conocido como pendelluft.⁸,⁹

Debido a que el pulmón no discrimina el origen de las fuerzas que pueden ser generadas por la VM o por los músculos respiratorios, el SILI (self induced lung injury) puede ocurrir con o sin VM.¹,¹⁰ Existen tres potenciales mecanismos de lesión pulmonar que corresponden a: sobredistensión, aumento de la perfusión pulmonar y asincronía paciente-ventilador.¹¹

Sobredistensión: al presentarse esfuerzo espontáneo durante la ventilación asisto-controlada (A/C) o presión soporte (Psop), se modifica la presión transpulmonar (PTP), que es más positiva, aumenta el VC y ocasiona sobredistensión global.¹²

Aumento de la perfusión pulmonar: una PTP más positiva incrementa la presión vascular pulmonar, que a su vez propicia mayor permeabilidad y fuga capilar, lo que condiciona edema pulmonar.¹³

Asincronía paciente-ventilador: la asincronía de doble disparo se presenta en pacientes con esfuerzo inspiratorio y es perjudicial, ya que aumenta la PTP, dado que hace más positiva la presión alveolar y más negativa la pleural, que es lo que condiciona daño.¹⁴,¹⁵

SILI en pacientes no intubados. La evidencia de que la VMNI, en pacientes con IRA hipoxémica y con SIRA, brinde beneficio es muy limitada. El control del VC es imposible, debido a que su IR está aumentado, esto induce mayor lesión pulmonar secundaria a disfunción de surfactante, lo que condiciona el colapso alveolar, genera zonas de atelectasia y presenta la complicación conocida como atelectrauma.¹⁶

Monitorización del impulso respiratorio

En seres humanos, actualmente no existe una técnica de medición directa de la intensidad de descarga neuronal del centro respiratorio, si bien existen mediciones derivadas de la integridad neuromuscular.¹⁷

Esfuerzo muscular inspiratorio. El cálculo de la presión desarrollada por los músculos inspiratorios (Pmus) se define como la diferencia entre la presión esofágica (Pes [sustituto de la presión pleural]) y el retroceso de la pared torácica. Para su medición, requiere de la colocación de un balón esofágico, por lo que es poco práctico en la clínica diaria; valores > 10 cmH₂O se han establecido como un alto IR. Dentro de las limitantes, se requiere del equipo de posicionamiento del catéter esofágico, de la interpretación adecuada de las ondas, además de subestimar el IR en pacientes con debilidad de los músculos respiratorio y de un impulso neuronal elevado.¹⁷

Actividad electromiográfica del diafragma. Es el registro en tiempo real de la actividad diafragmática con la señal proveniente de un catéter nasogástrico con nueve electrodos en forma de anillo, colocados al nivel del diafragma, que mediante un software identifica la región crural diafragmática y corrige los artefactos de movimiento e interferencias de otros músculos cercanos. La señal es fiable a diferentes volúmenes pulmonares; por lo que se correlaciona bien con la presión transdiafragmática de pacientes en la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI). Dado que el IR comprende tanto un componente de amplitud como de duración, la integral inspiratoria puede reflejar mejor el IR que la amplitud sola. Se acepta que al menos 5 μV por respiración reflejan una actividad adecuada, si bien no se han establecido límites y las mediciones varían dentro del mismo paciente. Sin embargo, es una maniobra invasiva y de acceso limitado.¹⁷,¹⁸

Presión de oclusión a 100 ms. La presión de oclusión de las vías respiratorias a 100 ms (P0.1) es una medida fácilmente accesible; comprende la presión estática generada por todos los músculos inspiratorios contra una vía aérea ocluida a 100 ms de iniciarse un esfuerzo inspiratorio y refleja el impulso neuronal inconsciente de los centros respiratorios que tiene que estimular a una unidad motora.

Una ventaja es que se realiza en oclusiones breves e inesperadas; además, la maniobra es independiente de la mecánica respiratoria, así como de las presiones de retroceso del pulmón o la pared torácica, no se ve afectada por la resistencia al flujo y el volumen pulmonar durante la maniobra no cambia, lo que hace poco probable que los reflejos vagales o las relaciones fuerza-velocidad de los músculos respiratorios influyan en la presión medida.¹⁹ Se recomienda utilizar un promedio de tres o cuatro medidas para una estimación confiable del IR. Idealmente la P0.1 debe ser mayor a -7, es decir, -3 a-6 cmH₂O (que, aunque es una presión negativa, se expresa en valores positivos) para pacientes con SIRA en VM. Un umbral superior se asocia con un mayor esfuerzo de los músculos respiratorios (es decir, producto de tiempo de presión esofágica > 200 cmH₂O s/min).²⁰

Esnault P y colaboradores mostraron incremento en el IR neuronal en pacientes con COVID-19, se incluyeron 28 pacientes en los que se determinó la P0.1 y la diferencia de presiones con la oclusión espiratoria de los pacientes (ΔPocc), el resultado fue que en más de 50% de los pacientes la presión de oclusión fue mayor de 3.5 cmH₂O y la ΔPocc >15 cmH₂O, lo que traduce un esfuerzo respiratorio aumentado; el objetivo primario fue el uso de estas dos mediciones como predictores de falla a la extubación, se encontró un alto valor predictivo negativo. Si bien, comprende limitaciones por el diseño del estudio, son dos herramientas no invasivas que se encuentran de forma universal en los ventiladores para la determinación del esfuerzo inspiratorio del paciente con SIRA.²⁰

Estrategias terapéuticas (prevención)

El esfuerzo espontáneo es difícil de controlar dentro de un rango seguro cuando la lesión pulmonar es muy grave.¹¹ Niveles altos de presión positiva al final de la espiración (PEEP, por sus siglas en inglés) durante el esfuerzo espontáneo tienen efecto positivo, esto es respaldado por el ensayo ROSE (beneficios de infusión continua temprana de bloqueo neuromuscular en pacientes con SIRA moderado y grave). Los pacientes que fueron tratados con PEEP alta pueden tener una respiración espontánea segura con sedación leve, sin incrementar el riesgo de barotrauma ni la mortalidad a 90 días.²¹

La administración de una PEEP alta evita y revierte la cantidad de atelectasias, con lo que se logra una distribución de presiones y VC más homogénea luego de la contracción diafragmática; así como, redistribuye de forma uniforme el estrés inspiratorio al evitar la sobredistensión local de las zonas dependientes de oxígeno. Por otra parte, en pacientes con SIRA ayuda a disminuir las fuerzas que se generan con el esfuerzo espontáneo (reflejado por la presión pleural). También incrementa la longitud del diafragma, al provocar un cambio en el acoplamiento neuromecánico, mejorar el intercambio de gases y reducir el IR.¹¹ A su vez, ejerce una fuerza de contrapeso para minimizar las diferencias de presión a través de la obstrucción dinámica de la vía aérea de menor calibre, con la finalidad de disminuir el esfuerzo y la carga de los músculos inspiratorios y evitar que se active el ventilador.²²

Spinelli y colaboradores actualmente recomiendan como terapia inicial la oxigenoterapia con dispositivos no invasivos, tales como CNAF y VMNI, para administrar presión positiva en la vía aérea, con el objetivo de disminuir el IR, aunque puede ser contraproducente. El principio activo de las CNAF es el lavado de dióxido de carbono (CO₂) en la vía aérea superior, con la consiguiente reducción del IR y la disminución de la producción de CO₂, que mejora la oxigenación y la distensibilidad pulmonar, sin generar más daño pulmonar del que ya está establecido.²³

La VMNI administra presión positiva en la vía aérea para disminuir la carga de trabajo de los músculos respiratorios. Esto puede ser benigno o, en su defecto, colaborar con el incremento de la PL, al agregar más daño pulmonar. La presión positiva continua en la vía aérea (CPAP) es una modalidad de VMNI, que administra oxígeno en forma continua durante todo el ciclo respiratorio, lo que mejora la mecánica pulmonar. Sin embargo, el uso de CPAP puede condicionar a una mala eliminación de CO₂ y provocar su reinhalación, impidiendo la disminución del IR.²⁴

En caso de que fallen dichos manejos, se opta por uno avanzado de la vía aérea con VM invasiva, con una modalidad ventilatoria controlada que implique menor daño pulmonar, siempre y cuando se respeten presiones, programando parámetros de protección alveolar. También es fundamental la administración de sedación, analgesia y bloqueo neuromuscular, para evitar cualquier esfuerzo respiratorio y tener mejor acoplamiento paciente-ventilador.²⁴

Una vez que mejore la oxigenación del paciente, se mantenga relación PaO₂/FiO₂ > 150 mmHg con el descenso progresivo de presión positiva y, que con estudios de imagen, se corrobore la disminución de lesión pulmonar, se procede a la disminución paulatina de sedación y analgesia, para valorar la integración neural y el IR espontáneo; si existen las dos últimas situaciones, se recomienda el uso de las modalidades ventilatorias no convencionales que brinden un soporte seguro y proporcional al diafragma para mejorar el trabajo respiratorio sin el riesgo de lesión pulmonar. Tal es el caso de la ventilación asistida proporcional (VAP) que se adapta según las propiedades mecánicas y esfuerzo del paciente.²⁴

Conclusiones

Comprender el origen del IR y la fisiopatología de SILI nos permite identificar los factores de riesgo para poder intervenir en forma temprana, con la finalidad de impactar en la supervivencia.

Debemos valorar técnicas no invasivas bien adaptadas para minimizar el riesgo de lesión pulmonar, pero también la VM como un tratamiento necesario en algunos casos.

El uso de PEEP alto permite a los pacientes con SIRA moderado-grave, conservar la respiración espontánea de forma segura durante la VM.

Se están desarrollando y validando mediciones no invasivas para la monitorización de todos los pacientes con SIRA, por lo que se debe considerar un área de crecimiento y oportunidad para ampliar el concepto de ventilación con protección pulmonar. Si bien, aún se requieren estudios de mayor poder estadístico para refrendar el impacto en la prevención de SILI.