Ventilación Mecánica en Niños

Apuntes sobre los mitos y verdades de la ventilación mecánica en el paciente pediátrico

Introducción

La ventilación mecánica en el paciente pediátrico es un reto para el anestesiólogo debido a los estrictos y precisos requerimientos en las diferentes variables para una ventilación segura y eficaz. En los niños, configuraciones inadecuadas del ventilador que lleven a variaciones mínimas de la presión o el volumen administrados pueden generar alteraciones significativas en parámetros como el volumen corriente, por lo que es más probable la aparición de daños significativos (lesión pulmonar), o simplemente se pueden generar intervenciones inefectivas o inconvenientes como la hipoventilación o la hiperventilación.
Las máquinas de anestesia modernas permiten administrar el soporte ventilatorio necesario de acuerdo a las necesidades del paciente pediátrico, particularmente de los más pequeños (prematuros, neonatos y lactantes menores) y adicionalmente los avances tecnológicos dan la oportunidad de implementar estrategias ventilatorias protectoras basadas en la limitación del volumen corriente. En este sentido, la administración de volúmenes exactos es una necesidad y por lo tanto éste es el factor que define la “modernidad” de una máquina de anestesia.

Historia

Históricamente existe un soporte para la práctica de la ventilación pulmonar con volúmenes corrientes grandes (10-12 ml/kg) debido a las observaciones de cambios fisiológicos significativos y beneficiosos (PaO2 y distensibilidad pulmonar) asociados a ésta estrategia ventilatoria. Sin embargo cuando se evalúan dichas observaciones a la luz de la experiencia y la evidencia actual en la unidad de cuidados intensivos, particularmente en adultos y neonatos, y en salas de cirugía, predominantemente en cirugía abdominal, se destaca el impacto de las maniobras de reclutamiento para el mantenimiento de la capacidad óptima de intercambio gaseoso, pero no es clara la justificación para el uso de volúmenes corrientes más allá de los límites fisiológicos. De hecho, la evidencia y las prácticas modernas en la ventilación mecánica enfatizan los esquemas protectores como estrategias para limitar la mortalidad a corto plazo (SDRA) y la morbilidad (complicaciones pulmonares posoperatorias) en los pacientes bajo soporte ventilatorio en la unidad de cuidados intensivos y bajo anestesia general en salas de cirugía. Los factores que definen las estrategias protectoras son los siguientes:

• Volumen corriente fisiológico (ej. pacientes sanos bajo soporte ventilatorio durante anestesia general) o reducido (ej. pacientes con SDRA) para limitar la lesión por sobredistensión del parénquima pulmonar.

• Administración de presión positiva al final de la espiración (PEEP) para mantener el mínimo volumen pulmonar lo más cercano posible a la capacidad residual funcional y permitir la operación del pulmón dentro de rango óptimo de distensibilidad (segmento de la curva volumen-presión con la mayor pendiente).

• Maniobras de reclutamiento pulmonar periódicas para recuperar las zonas de colapso pulmonar y mantener la homogeneidad del parénquima pulmonar (limitar las alteraciones de la relación ventilación-perfusión)

De allí que la ventilación guiada por volumen corriente fuera adoptada de manera amplia por sectores que manejaban pacientes con requerimientos de volúmenes corrientes relativamente grandes (ej. adultos y adolescentes). Sin embargo, a pesar de que el concepto de guiar la ventilación mecánica de acuerdo al volumen corriente fue inicialmente atractivo para los anestesiólogos pediatras, eventualmente estos tuvieron que enfrentarse al reto impuesto por las limitaciones técnicas de las máquinas de anestesia de la época. Fundamentalmente el problema se localizaba en la incapacidad para administrar volúmenes corrientes pequeños de manera exacta y esto se puede explicar por los siguientes factores:

• Desconocimiento de la distensibilidad del circuito de anestesia
• Impacto del flujo de gases frescos sobre el volumen administrado
• Las fugas alrededor de los tubos endotraqueales sin neumotaponador

A diferencia de los modos de ventilación regulados por volumen, la administración regulada por presión sobrepasa estos obstáculos ya que el volumen administrado depende exclusivamente de la presión inspiratoria (definida por el operador) y la distensibilidad del tórax y la pared torácica. Debido a las dificultades descritas con la ventilación guiada por volumen y las ventajas desde la perspectiva histórica asociadas con la ventilación controlada por presión, los anestesiólogos pediátricos adoptaron de manera casi universal los métodos guiados por presión.

Las máquinas de anestesia modernas

La máquina de anestesia debe cumplir dos funciones: la ventilación mecánica y la administración de gases anestésicos. El desarrollo tecnológico ha permitido avances significativos, particularmente en las capacidades ventilatorias. Específicamente los desarrollos han permitido la administración exacta de volúmenes corrientes pequeños por medio de métodos de compensación de la distensibilidad del sistema ventilatorio y la eliminación de la interacción entre el flujo de gases frescos y el volumen de gas movilizado.

La distensibilidad del sistema se atribuye a dos factores:

• La compresión del gas dentro del circuito respiratorio. Este es el principal determinante de la distensibilidad del sistema respiratorio y depende predominantemente del volumen de gas entre el ventilador y el paciente. La composición del gas, la altura sobre el nivel del mar y la temperatura son factores que tienen un impacto menor sobre este fenómeno.
• La expansión del circuito respiratorio.

La compensación de la distensibilidad del sistema ventilatorio se logra gracias a la medición que hacen las máquinas de esta variable (por medio del la evaluación del volumen necesario para lograr una presión determinada durante el chequeo diario con oclusión del extremo distal del circuito) expresada en ml/cmH2O y estimando el impacto al multiplicarla por la presión inspiratoria programada con cada paciente.

A modo de ejemplo, si la revisión diaria de la máquina de anestesia establece una distensibilidad de 2 ml/cmH2O y se están utilizando presiones inspiratorias de 25 cmH2O, 50 ml de gas administrados por el ventilador no van a llegar al paciente debido a que se van a perder por la compresión del gas más la distensión del circuito respiratorio al expandirse con la presión aplicada.

La eliminación de la interacción del flujo de gases frescos y el volumen de gas movilizado se ha logrado de muchas maneras. El método específico depende del fabricante del dispositivo. Se han descrito dos soluciones generales a esta situación:

• Aislamiento temporal del circuito respiratorio y de la válvula de entrada de gases frescos durante la inspiración.

• Detección de los cambios en el flujo de gases frescos durante la inspiración y la aplicación de cambios proporcionales en el volumen administrado.

Dado lo anterior, de manera arbitraria, se ha definido a las máquinas de anestesia como modernas de acuerdo a las siguientes características:

– Capacidad de revisión automática o auto-chequeo: Fundamental para la compensación de la distensibilidad del circuito respiratorio previamente descrita. Sin embrago cumple funciones adicionales como la prueba de fugas (compensación de fugas menores a 250 ml/minuto) para la cual es importante tener en cuenta la línea de muestreo de capnografía la cual puede generar perdidas de hasta 150 ml/minuto o más (el impacto de estas pérdidas depende de si el sistema de muestreo retorna o no este volumen al circuito respiratorio). La estimación del volumen interno, compuesto por el volumen de gas manejado por la máquina de anestesia hasta la pieza en Y (volumen de circuito desechable, el recipiente absorbente de CO2, la bolsa de reservorio, los circuitos internos y el ventilador mecánico), que puede ser de 4 a 8 litros, también se estima durante esta evaluación y es fundamental para la administración confiable, exacta y segura de los gases anestésicos. La relevancia de este parámetro radica en que entre mayor sea el volumen interno mayor va a ser el tiempo para la saturación del gas anestésico y por lo tanto se van a tardar más tiempo en reflejarse en el paciente los cambios realizados en el seleccionador del vaporizador.

– Permitir modelos de ventilación adicionales a los tradicionales.

– Documentar y mostrar evaluaciones de la mecánica ventilatoria. Esto tiene importancia debido a que permiten realizar ajustes de los parámetros seleccionados inicialmente con fines de lograr condiciones protectoras de ventilación.

Si bien todas las características previamente mencionadas son importantes para el funcionamiento correcto de una máquina de anestesia moderna, la prueba o auto-check preoperatoria y en particular la compensación de la distensibilidad, son los factores fundamentales para la administración exacta de volúmenes corrientes pequeños (el valor mínimo depende del fabricante pero la mayoría de máquinas tienen especificaciones mínimas de volumen corriente de 20 ml y existen modelos especializados que logran hasta 5 ml). Este es el determinante principal para limitar la lesión pulmonar inducida por el ventilador. En este sentido es de vital importancia tener en cuenta que el chequeo se debe realizar con el circuito en la misma configuración en que va a ser usado durante el procedimiento, incluyendo los codos, expansores, filtros y la longitud máxima del circuito de anestesia en el caso de los circuitos desechables corrugados con capacidad de aumentar su longitud.

Ventilación mecánica en el paciente pediátrico bajo anestesia general

Los parámetros específicos del soporte ventilatorio se establecen inicialmente de forma empírica y se realiza posteriormente un ajuste de acuerdo a las metas de oxigenación sanguínea, ventilación alveolar y aplicación de estrés mecánico.

A pesar del uso frecuente de la ventilación mecánica en los pacientes pediátricos, las recomendaciones en el contexto de salas de cirugía se basan en literatura limitada, particularmente en la población neonatal, en lactantes y escolares, por lo que se depende en gran medida del traslado de evidencia y conocimientos desde la unidad de cuidados intensivos de adultos y niños.

Las recomendaciones de los parámetros primarios de acuerdo a los principios de la ventilación protectora son:

• Volumen corriente: se recomienda de 6 a 10 ml/kg máximo en niños.
• Presión positiva al final de la espiración (PEPP): se recomienda 5 – 10 cmH2O
• Maniobras de reclutamiento: se recomienda evitar FiO2 altas y limitar los episodios de discontinuidad del circuito anestésico o succión de la vía aérea con el objetivo de disminuir el riesgo de atelectasias. Las maniobras de reclutamiento se recomiendan de manera periódica por 30 a 40 segundos bajo una presión positiva continua de la vía aérea de 35 a 40 cmH2O. También es posible realizar una maniobra de reclutamiento con aumentos progresivos de la presión positiva al final de la espiración (PEEP) de forma simultánea con la presión inspiratoria pico hasta que la distensibilidad pulmonar empiece a disminuir.

Las máquinas de anestesia moderna ofrecen múltiples modos ventilatorios que son potencialmente útiles en los pacientes quirúrgicos pediátricos bajo anestesia general. Se pueden dividir en dos grupos grandes: los modos controlados regulados por presión, volumen o híbridos y los modos soportados, desarrollados para proveer ventilación mandatoria al mismo tiempo que se asisten esfuerzos ventilatorios espontáneos del paciente.

Los modos ventilatorios controlados incluyen:

– Ventilación controlada por presión: es la más comúnmente usada en anestesia pediátrica. El operador establece una presión inspiratoria, el tiempo inspiratorio y la frecuencia respiratoria, con lo que el ventilador provee una presión constante por el tiempo inspiratorio establecido, formando una onda cuadrada de presión que se repite con una frecuencia de acuerdo a lo requerido por la frecuencia respiratoria programada. Las ventajas más claras de éste modo respiratorio son el favorecimiento del reclutamiento pulmonar (la presión inspiratoria máxima está presente durante todo el tiempo inspiratorio lo cual permite vencer rápidamente la resistencia de las vías aéreas y por lo tanto la mayor parte del tiempo permanece el pulmón en expansión), mejor compensación de fugas pequeñas (controla la presión y no el volumen administrado) y la limitación del barotrauma. La principal desventaja es la incapacidad de garantizar un volumen corriente ya que cualquier cambio en la distensibilidad del tórax o el parénquima pulmonar va a modificar el volumen administrado.
– Ventilación controlada por volumen: El operador establece el volumen corriente deseado, el tiempo inspiratorio (o la relación inspiración – espiración) y la frecuencia respiratoria. El ventilador de acuerdo a los parámetros seleccionados administra un flujo constante (curva acelerante con una meseta en la gráfica presión – tiempo que corresponde a una pausa inspiratoria donde no existe flujo al final de la inspiración) por el tiempo inspiratorio seleccionado y se repite el ciclo de acuerdo a la frecuencia respiratoria seleccionada. La principal ventaja es que garantiza la administración de volúmenes corrientes constantes, sin embrago dado que no se controla la presión existe el riesgo de administrar presiones excesivas que pueden llevar al barotrauma.
– Modo híbrido: el ventilador evalúa de manera constante la distensibilidad pulmonar y de manera dinámica ajusta la presión administrada para garantizar un volumen corriente durante ventilaciones reguladas por presión (onda de presión cuadrada). El nombre de estos modos ventilatorios varia de acuerdo al fabricante, ej. General Electric: Modo controlado por presión con volumen garantizado; Dräger: Auto Flow AF. Así pues, estos modos ventilatorios proveen las ventajas de los modos ventilatorios anteriores y a la vez corrigen sus desventajas correspondientes. Se debe tener en cuenta que los ajustes dinámicos que realiza el ventilador no son inmediatos y se pueden requerir varios ciclos para hacer los ajustes necesarios frente a cambios agudos en la distensibilidad.

Los modos de ventilación soportada permiten la ventilación espontanea de manera exclusiva o en asociación con uno de los modos de ventilación controlada previamente descritos. La experiencia de su uso se concentra en el ámbito del cuidado intensivo, Se han documentado mejorías en el intercambio gaseoso en niños y adultos cuando se compara con el uso de CPAP. Las ventajas de este modo ventilatorio se hacen relevantes durante la emergencia de la anestesia. Hay una disminución del impacto hemodinámico de la ventilación mecánica con su uso. La ventilación soportada no tiene limitaciones en cuanto a la edad del paciente y se recomienda establecer la presión soporte en 8 cmH2O, el flujo disparador o gatillo a 1 L/min y la frecuencia respiratoria mandatoria por debajo de la frecuencia respiratoria espontanea.
Teniendo en cuenta lo anterior, bajo la recomendación de expertos y tomando en cuenta la evidencia disponible se recomienda el uso de modos híbridos en pacientes sin esfuerzo respiratorio espontaneo y de modos soportados con volumen minuto mandatorio en aquellos con esfuerzo espontaneo. Los parámetros iniciales deben proveer esquemas protectores basados en volumen corriente fisiológico, PEEP optimo, limitación de eventos que provoquen colapso pulmonar (ej. succión de vía aérea, desconexión del circuito) y realización periódica de maniobras de reclutamiento.
En cuanto al retiro del soporte ventilatorio se considera que se debe tener un patrón respiratorio satisfactorio previo al retiro del dispositivo avanzado de la vía aérea. Específicamente se recomiendan volúmenes corrientes espontáneos de por lo menos 6 ml/kg (con soporte máximo de 8 cmH2O de presión para asistir en la resistencia provista por el tubo endotraqueal), una frecuencia respiratoria consistente con los valores normales para la edad, CO2 espirado menor a 40 mmHg y un flujo gatillo efectivo en el modo asistido de aproximadamente 1 L/min en lactantes menores a un año y de 2 L/min en mayores de un año.

Espacio muerto en el paciente pediátrico
El espacio muerto se define como el volumen de gas correspondiente al circuito anestésico y las vías respiratorias donde existe flujo bidireccional sin intercambio gaseoso. Existe un componente intrapulmonar que se divide en espacio muerto anatómico (correspondiente al volumen de la vía aérea) y espacio muerto fisiológico o alveolar que corresponde al volumen alveolar que tiene potencial de intercambio gaseoso pero que cuenta con una relación ventilación perfusión desfavorable, es decir, menor a 1. En el caso de la ventilación mecánica se debe adicionar el volumen del circuito anestésico como un componente adicional del espacio muerto, el cual en términos prácticos corresponde a todo el volumen distal a la pieza en Y, incluyéndola.
La principal consideración del espacio muerto en el paciente pediátrico tiene que ver con los efectos sobre la capacidad terapéutica de eliminar CO2 y en este sentido se deben realizar todos los esfuerzos posibles para minimizar el espacio muerto particularmente el correspondiente al circuito anestésico. Se estima que se aumenta de manera exponencial el nivel de PaCO2 y se incrementa el gradiente PaO2-EtCo2 (aumentando la posibilidad de no detectar la presencia de hipercapnia) a medida que la relación entre el volumen de espacio muerto y el volumen corriente (Vd/Vt) aumenta y se aproxima a la unidad.
Según lo anterior, es claro que el mayor impacto del espacio muerto se presenta en los neonatos y lactantes, donde pequeños aumentos en el espacio muerto aumentan de manera significativa la relación Vd/Vt. Las adiciones más frecuentes al circuito de anestesia y su volumen estimado son las siguientes:
– Filtros: Neonatal añade 9 ml y el pediátrico 22 ml.
– Codo: Añade 8 ml.
– Extensiones flexibles: las pequeñas añaden 13 ml y las grandes pueden añadir hasta 25 ml.
En el caso de los neonatos, las configuraciones mínimas del circuito anestésico van a generar hasta 18 ml de espacio muerto, lo cual implica una relación Vd/Vt cerca a 1 y por tanto una limitación permanente para la monitorización capnográfica.

Monitoría y ajuste dinámico de la ventilación mecánica
Una vez se establecen unos parámetros iniciales empíricos se debe usar la monitoria como una herramienta para ajustar las variables ventilatorias de acuerdo a los objetivos terapéuticos con la meta de detectar cambios no deseados y proveer la terapia mas segura posible.
Los objetivos terapéuticos son los siguientes:
– Mantener la PaO2 óptima con la menor fracción inspirada de oxígeno posible
– Obtener PaCO2 aceptables dentro de los parámetros mecánicos de la ventilación protectora
– Obtener el volumen corriente deseado a la menor presión inspiratoria posible
En este sentido los gases arteriales son el estándar de oro para evaluar la capacidad de intercambio gaseoso, sin embrago, teniendo en cuenta su disponibilidad intermitente, es usual que se recurra a otras herramientas para lograr garantizar los objetivos terapéuticos.

Oxigenación: Cuando se encuentran disponibles los gases arteriales se debe comparar la PaO2 medida con la FiO2 administrada con el objetivo de evaluar parámetros de oxigenación (gradiente alvéolo arterial o PaO2/FiO2) y realizar los ajustes necesarios. En caso de no tener disponible gases arteriales, la oximetría de pulso es la siguiente mejor herramienta, sin embargo se debe tener en cuenta que en este caso se esta midiendo la saturación de la hemoglobina con oxígeno y no la presión parcial de oxigeno arterial y en este sentido se pueden tener gradientes alvéolo arteriales grandes (como manifestación de un trastorno de la oxigenación) aún cuando se obtienen porcentajes de saturación tan altos como del 100%. Por lo tanto se recomienda mantener durante el procedimiento fracciones inspiradas de oxígeno reducidas o realizar disminuciones periódicas que permitan la evaluación de la oxigenación mediante la relación SaO2/FiO2. Específicamente con FiO2 menores a 0.25 se puede utilizar la SpO2 para detectar trastornos de la oxigenación susceptibles de mejora con la modificación de parámetros ventilatorios.
El origen de las alteraciones que conducen a hipoxemia, manifestadas en este caso como trastornos de la oxigenación, se pueden clasificar de la siguiente manera:
– Hipoxia inspiratoria
– Hipoventilación
– Limitación de la difusión
– Desequilibrio V˙/Q˙
– Cortocircuito derecha izquierda
– Reducción de la oxigenación venosa mixta
El desequilibrio de la relación ventilación perfusión es la primera causa de hipoxemia durante la anestesia general bajo soporte ventilatorio invasivo y su causa fundamental suele ser el desarrollo de atelectasias. El manejo primario consiste en realizar maniobras de reclutamiento alveolar y establecimiento de un PEEP óptimo. Este ultimo puede ser difícil de establecer con exactitud y en este caso es posible guiar dichos ajustes en los parámetros ventilatorios mediante la evaluación de la SpO2, con la condición de que se mantengan FiO2 limitadas (menores a 0.25).

Ventilación alveolar: en ausencia de gases arteriales la capnografía es la principal herramienta para estimar la PaCO2, sin embargo se debe tener siempre en cuenta que existe siempre un gradiente entre el Co2 espirado (EtCO2) y el valor arterial (PaCO2) y por lo tanto no se puede considerar como un indicador cuantitativo consistente. Lo anterior es particularmente relevante cuando el espacio muerto tiene una magnitud similar al volumen corriente administrado (relación Vd/Vt cercana a la unidad). Dado lo anterior se pueden esperar gradientes más grandes de los habituales en los pacientes más pequeños y en estos casos se puede recurrir a volúmenes corrientes más grades, inicialmente temporales, para evaluar si la relación Vd/Vt tiene un impacto sobre la medición de la capnografía. Específicamente, si se obtiene un aumento del EtCO2 tras aumentar el volumen corriente (Contrario a lo que se esperaría de dicho cambio en un adulto), es un indicador de que el espacio muerto tiene un impacto significativo y por lo tanto se debería mantener el aumento del volumen corriente o buscar formas de disminuir el espacio muerto del circuito de ventilatorio. En casos en los que se requieran mediciones exactas y confiables del PaCO2 se debe procurar obtener el análisis de gases arteriales de preferencia a la evaluación capnográfica. Esta última puede se muy inconsistente en pacientes pequeños con pulmones inmaduros, en los cuales la administración de volúmenes corrientes grandes está muy desaconsejada. Finalmente vale la pena resaltar que en caso de no obtener metas de PaCO2 o EtCO2 a pesar de modificaciones en los parámetros ventilarlos (dentro de los límites de la ventilación protectoras), se puede optar por aceptar niveles moderados o leves de hipercapnia, los cuales suelen ser bien tolerados.

Protección pulmonar: El factor primomrdial en este caso es la distensibilidad pulmonar, la cual tiene un origen multifactorial. Existen determinantes de la distensibilidad pulmonar que son modificables (ej. atelectasias) y otros que son fijos (la inmadurez pulmonar asociada a la displasia broncopulmonar). El objetivo del ajuste de los parámetros ventilatorios en este caso, es proveer las condiciones para lograr cambios en los los factores que son modificables y evitar la lesión pulmonar en los casos donde los factores son fijos.
Para evaluar los cambios en la distensibilidad pulmonar se utiliza la monitoria de las presiones en la vía aérea y la evaluación de los volúmenes administrados.
La presión en la vía aérea se evalúa con instrumentos electrónicos que permiten establecer la presión durante el ciclo respiratorio y documentar valores de importancia como la presión inspiratoria pico (PIP), la presión media, la presión de pausas inspiratorias (presión meseta) y la presión al final de la espiración (PEEP). La presión en la vía aérea tiene, desde el punto de vista mecánico, dos componentes:
La presión resultante del flujo de aire en contra de la resistencia producida por el circuito respiratorio (particularmente el tubo endotraqueal) y las vías respiratorias del paciente. Usualmente se manifiesta como la presión pico en las vías respiratorias.
La presión resultante del llenado pulmonar, también conocida como la distensibilidad pulmonar estática, se puede evaluar en cualquier modo ventilatorio (controlado por presión, controlado por volumen o modo híbrido). Sin embrago para efectos didácticos, se hace más notoria durante la ventilación controlada por volumen, en la cual se puede observar en el trazado correspondiente a la presión al final de una pausa inspiratoria. En los modos controlados por presión se asume que, dado el patrón desacelerante del flujo, al final de la inspiración se obtiene un equivalente a la pausa inspiratoria. Por tanto, la distensibilidad estática correspondería a la determinada por la presión y el volumen a nivel de los alvéolos.
La evaluación de la presión de la vía área con respecto al volumen movilizado permite establecer la distensibilidad dinámica cuando se toma en cuenta la presión pico y la distensibilidad estática cuando se toma en cuenta la presión al final de una pausa inspiratoria. Esta última es la mejor variable disponible para estimar la distensibilidad real del pulmón.
Teniendo en cuenta la asistencia electrónica de las máquinas de anestesia modernas es posible disponer de espirometrías continuas que permiten realizar una evaluación cualitativa de la distensibilidad pulmonar. Desde un punto de vista práctico, dicha evaluación cualitativa es la más deseable y relevante para la práctica clínica. Se debe tener en cuenta que los cambios en la distensibilidad se van a manifestar de maneras distintas en los bucles de presión volumen de acuerdo al modo ventilatorio usado. Durante modos controlados por volumen (VCV) o modos híbridos con volumen garantizado, se va a observar una prolongación horizontal del bucle cuando la distensibilidad pulmonar disminuye dado que el volumen corriente es constante. En el caso de los modos controlados por presión se observa una disminución de la magnitud vertical del bucle, dado que la presión es constante y por la tanto la manifestación de la perdida de la distensibilidad es la disminución en el volumen corriente.

Por: ÁLVARO ORDOÑEZ
Residente de Anestesiología
Universidad Nacional de Colombia

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