Cos’è e come funziona il respiratore meccanico
Ventilazione meccanica
Il ventilatore a pressione positiva è assimilabile ad una fonte di gas che trae l’energia motrice dall’elettricità, dai gas compressi che lo alimentano o da un sistema meccanico che comprime una miscela gassosa prelevata a pressione atmosferica. Le nuove generazioni di ventilatori da terapia intensiva incorporano diversi microprocessori per un accurato controllo del flusso dei gas, garantiscono l’impiego di numerose modalità di ventilazione meccanica, un adeguato monitoraggio e dispongono di allarmi per sorvegliare ogni aspetto dell’interazione paziente-macchina. (1)
Il principale sistema che definisce la capacità operativa di un ventilatore è il sistema pneumatico, cioè la componente che fisicamente controlla l’erogazione del gas. Il sistema pneumatico comprende una fonte di gas, un miscelatore detto blender il quale permette l’esatta regolazione della concentrazione di O2 ed un meccanismo per un preciso controllo del flusso e quindi dei volumi erogati. (1)
Nei circuiti a due tubi il respiratore è collegato al paziente da un circuito inspiratorio, i gas espirati sono allontanati dal paziente attraverso la via espiratoria che si separa da quella inspiratoria all’inizio di un segmento comune (raccordo a Y), attraverso cui avviene il raccordo con la maschera, cannula tracheostomica o tubo endotracheale. Nei circuiti monotubo invece in prossimità della estremità distale è presente una valvola espiratoria. (1)
Attraverso un meccanismo di valvole viene impedito il passaggio dei gas verso il circuito espiratorio durante l’insufflazione ed il ritorno dei gas espirati nel circuito inspiratorio durante la espirazione.
Un ventilatore necessita inoltre di un sistema di umidificazione e riscaldamento dei gas inalati, in quanto la miscela gassosa satura di vapor acqueo deve giungere al paziente ad una temperatura di circa 30°C.
Ogni ventilatore dipende da un sistema di controllo, dove è possibile regolare le caratteristiche di ogni ciclo respiratorio, scegliere le modalità di ventilazione, impostare il valore degli allarmi per i vari parametri e controllare il corretto funzionamento della macchina.
Le modalità di ventilazione differiscono principalmente in due categorie, la modalità pressometrica e la modalità volumetrica. (1)
Modalità di ventilazione: pressometrica vs volumetrica
La ventilazione pressometrica (PCV,PSV,BIPAP)
Con questa modalità di ventilazione il ventilatore eroga un flusso di aria nelle vie aeree del paziente ad una pressione prestabilita dall’operatore. In modalità pressometrica poiché il ventilatore mantiene una pressione costante per il tempo inspiratorio, il flusso e quindi il volume corrente erogato non possono essere prestabiliti e costanti, ma dipenderanno dalle caratteristiche meccaniche del sistema respiratorio del paziente.
Inoltre poiché il flusso istantaneo è direttamente proporzionale alla differenza tra pressione motrice e pressione alveolare, uno sforzo inspiratorio del paziente determinerà un aumento del flusso istantaneo e quindi del volume corrente, mentre tosse, secrezioni o forzi espiratori provocheranno una caduta del flusso istantaneo e quindi del volume corrente. (2)
| Modalità ventilatoria | Descrizione |
| Pressure Controlled Ventilation (PCV) | L’operatore fissa i tempi e la pressione di insufflazione in modo da garantire un volume corrente adeguato |
| Pressure Support Ventilation (PSV) | Livello costante di supporto pressorio durante uno sforzo inspiratorio consentendo al paziente di mantenere un controllo del tempo della fase respiratoria e di interagire con il supporto pressorio per determinare il risultante flusso e volume corrente. |
| Biphasic Positive Airway Pressure (BIPAP) | Livello bifasico di erogazione della pressione con una pressione più alta durante l’inspirazione per aumentare il volume corrente, e più bassa durante l’espirazione mantenendo gli alveoli aperti e migliorando l’ossigenazione |
Ventilazione volumetrica (VCV,ACV,SIMV)
Nella modalità di ventilazione volumetrica, il ventilatore lavora con elevata pressione motrice ed il volume insufflato non dipende dalle caratteristiche meccaniche del sistema respiratorio. Il ventilatore eroga un certo volume in un determinato tempo (tempo inspiratorio), indipendentemente dalla pressione raggiunta all’interno delle vie aeree. Con questa modalità lo sforzo inspiratorio del paziente non è in grado di ottenere un incremento del volume corrente.
Questa modalità espone maggiormente il paziente a barotrauma, per ridurre questo rischio occorre impostare un limite massimo di pressione che può essere raggiunta all’interno delle vie aeree, raggiunto il quale la macchina cessa di insufflare i gas con conseguente ciclaggio inspirazione/espirazione (I/E).
La ventilazione volumetrica pur presentando un maggior rischio barotraumatico permette di prefissare volume, flusso, tempo e pausa della fase inspiratoria indipendentemente dalle caratteristiche meccaniche del sistema respiratorio dagli sforzi inspiratori del paziente. (2)
| Modalità ventilatoria | Descrizione |
| Volume Controlled Ventilation (VCV) | Ritmica insufflazione a pressione positiva del volume corrente impostato con caratteristiche prestabilite di flusso, tempo e frequenza respiratoria. |
| Assist-Control Volume Control (ACV) | Il paziente è in grado di iniziare un atto respiratorio attivando un trigger, il volume corrente non è modificabile e per aumentare il volume minuto il paziente deve aumentare la frequenza respiratoria. |
| Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation (SIMV) | Il ventilatore eroga un numero prefissato di atti respiratori con un volume corrente impostato. Tra un atto impostato e l’altro il paziente può respirare spontaneamente. |
Con entrambe le modalità di ventilazione la fase espiratoria è passiva. Il ciclaggio tra la fase inspiratoria ed espiratoria può avvenire con quattro differenti meccanismi:
- A tempo;
- A volume, dopo che sia stato erogato un volume prefissato di gas;
- A pressione, dopo che nelle vie aeree viene raggiunto un valore di pressione prefissato;
- A flusso istantaneo, quando il flusso si riduce al di sotto di un valore prefissato.
Il controllo di tali parametri può essere totale o parziale attraverso modalità di ventilazione controllate e assistito-controllate.(1)
L’asincronia paziente-ventilatore nell’assistenza infermieristica
La migliore interazione paziente-ventilatore deriva dalla corrispondenza ottimale tra le variabili del ventilatore e quelle del paziente con il fine ultimo di ottimizzare lo scambio gassoso e ridurre il lavoro respiratorio.
È chiaro dunque che la migliore sincronia tra paziente e ventilatore è il primo obiettivo da raggiungere, interpretando le necessità ventilatorie di ogni singolo paziente e le caratteristiche meccaniche del sistema respiratorio, e impostando il ventilatore in modo appropriato. Circa un quarto dei pazienti intubati presentano fenomeni di asincronia in corso di ventilazione meccanica assistita (3).
Una cattiva sincronia paziente-ventilatore, peraltro, può causare un eccesso di lavoro respiratorio, quando il supporto ventilatorio si riveli inadeguato. Al contrario, un’eccessiva assistenza favorisce l’insorgenza di atrofia e disfunzione diaframmatica con deficit di forza e incapacità a sostenere nel tempo il lavoro respiratorio. L’analisi al letto delle curve di flusso e pressione delle vie aeree permette di riconoscere l’asincronia paziente-ventilatore, permettendo interventi atti a migliorare la sincronia e quindi l’intera funzionalità respiratoria del paziente.(2)
I principali parametri del ventilatore meccanico
| Parametro | Indice | Range |
| Volume corrente (Vt) | Volume di gas insufflato per ogni atto respiratorio | 400-500 ml |
| Volume minuto Espirato (VMe) | Volume totale di aria inspirata ed espirata dal paziente in un minuto | 5-8 L/min adulto sano 8-10 L/min lieve aumento del fabbisogno ventilatorio 10-15 L/min elevata richiesta ventilatoria >15 L/min grave aumento della richiesta ventilatoria |
| Frequenza respiratoria (RR) | Numero di atti respiratori al minuto | 12-20 atti |
| Rapporto tra tempo inspiratorio ed espiratorio (I/E) | Rapporto tra il tempo di inspirazione e quello di espirazione per ogni ciclo respiratorio | 1:2 valore fisiologico 1:3 espirazione prolungata 1:4 espirazione molto lunga 2:1 rapporto inverso, inspirazione più lunga dell’espirazione |
| Frazione inspiratoria di ossigeno (FiO₂) | Concentrazione di ossigeno erogata all’interno della miscela di gas | |
| Pressione positiva di fine espirazione (PEEP) | Pressione positiva di mantenimento nelle vie aeree durante la fase espiratoria | 3-5 cmH₂O fisiologica 5-8 cmH₂O bassa pressione 8-12 cmH₂O pressione moderata 12-15 elevata pressione >15 molto elevata |
| Pressione di supporto (PS) | Pressione aggiuntiva erogata dal ventilatore durante l’inspirazione per aiutare il paziente | 5-8 cmH₂O compensazione della resistenza del tubo 8-15 cmH₂O supporto ventilatorio moderato >15 elevato supporto ventilatorio |
| Pressione di Picco (PIP) | Massima pressione raggiunta nelle vie aeree durante l’inspirazione | 15-30 cmH₂O |