Performance di tre stimatori di reclutamento polmonare in una coorte di pazienti critici ipossiemici e validazione in un modello in silico.

Abstract

Introduzione: la pressione positiva di fine espirazione (PEEP) migliora l’aerazione polmonare nella sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS), ma può causare iperdistensione. Tra le metodiche di titolazione della PEEP, le variazioni di compliance e il recruitment-to-inflation ratio (R/I) possono essere svolte al letto del paziente.

Obiettivo: confrontare, in un modello in-silico, la concordanza tra il reclutamento polmonare reale e quello stimato con la compliance o il R/I.

Materiali e metodi: abbiamo simulato una coorte di pazienti con atelettasia con un modello a 2 compartimenti (aerato e non-aerato), e una coorte di pazienti con ARDS con un modello a 4 compartimenti (iper-, normalmente-, poco- e non-aerato). Le proprietà meccaniche del polmone sono state simulate a una PEEP di 5 e di 15 cmH2O, considerando come valori basali quelli riportati in letteratura. Le simulazioni sono state svolte con Matlab.

Risultati: Abbiamo generato una coorte di 1760 pazienti con atelettasia e 1190 con ARDS. Nel modello di atelettasia la correlazione con il reclutamento reale era quasi perfetta con R/I (R2=0,97) e buona con la variazione di compliance (R2=0,73). Tuttavia, nel modello di ARDS la correlazione con il reclutamento reale era migliore con la variazione di compliance (R2=0,45) rispetto a quella con l’R/I (R2=0,28). La correlazione tra i due metodi bedside è risultata scarsa (R2=0,16). Tutte le correlazioni sono risultate significative (p<0,0001).

Conclusioni: rispetto allo standard di riferimento, sia il R/I ratio sia la variazione della compliance correlano con il reclutamento polmonare; tuttavia, la correlazione è debole nel modello di ARDS. Sono necessari ulteriori studi per definire come integrare le informazioni ottenute con i diversi metodi al letto del paziente nell’ottimizzazione del livello di PEEP.

Introduction: Positive end-expiratory pressure (PEEP) improves lung ventilation in acute respiratory distress syndrome (ARDS) but can also cause hyperinflation. Among the PEEP titration methods accordance to best respiratory-compliance and recruitment-to-inflation ratio (R/I) can be performed at the bedside.

Aim: Comparing the concordance of actual lung recruitment and its estimation with compliance or R/I methods in an in-silico model.

Materials and methods: We simulated a cohort of patients with atelectasis with a 2-compartment (ventilated and non-aerated) model, and a cohort of patients with ARDS with a 4-compartment (hyper-, normally-, poorly- and non-aerated) model. The mechanical properties of the lung were simulated at a PEEP of 5 and 15 cmH2O, using baseline values available in literature. The simulations were performed with Matlab.

Results: We generated a cohort of 1760 patients with atelectasis and 1190 with ARDS. In the atelectasis model, the correlation of real recruitment with R/I was almost perfect (R2=0.97) and good with the change in compliance (R2=0.73). However, in the ARDS model, the correlation with real recruitment was better with the change in compliance (R2=0.45) than with R/I (R2=0.28). The correlation between the two bedside methods was poor (R2=0.16). All correlations were significant (p<0.0001).

Conclusion: compared to the reference standard both the R/I ratio and the change in compliance correlate with lung recruitment; however, the correlation is weak in the ARDS model. Further studies are needed to define how to integrate the information obtained from the different bedside methods in the optimisation of the PEEP level.