Ventilazione meccanica o artificiale: tipi ed indicazioni

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Un pallone autoespandibile (AMBU) usato nella respirazione meccanica manuale

Con “ventilazione meccanica” (anche chiamata ventilazione artificiale o ventilazione assistita) si intende il supporto alla respirazione riservato alle persone parzialmente o totalmente incapaci di respirare in modo spontaneo; la ventilazione meccanica integra o sostituisce del tutto l’attività dei muscoli inspiratori fornendo l’energia necessaria ad assicurare un adeguato volume di gas ai polmoni (ossigenoterapia). La ventilazione meccanica è, in molti casi, un trattamento salvavita ed è molto usato soprattutto nei reparti di terapia intensiva con i pazienti più critici, tuttavia non è del tutto esente da rischi e complicanze.

La ventilazione meccanica è indicata in caso di varie patologie, tra cui:

distress respiratorio (ARDS);
apnea associata ad arresto respiratorio;
asma severa e acuta;
acidosi respiratoria acuta o cronica;
ipotensione severa;
ipossiemia moderata/grave;
malattie neurologiche come la distrofia muscolare.

Esistono due tipologie principali di ventilazione meccanica:

ventilazione meccanica a pressione negativa: è la tipologia più antica, è permanente e viene generalmente realizzata mediante un sistema a ventilazione negativa, grazie a una camera d’aria che circonda il torace, come il cosiddetto polmone d’acciaio, e che viene ritmicamente resa a pressione negativa per permettere l’aspirazione dell’aria nelle vie aeree e nei polmoni;
ventilazione meccanica a pressione positiva: è la tipologia più moderna e più usata attualmente; è temporanea e si fonda sull’impiego di sistemi a pressione positiva come un ventilatore oppure la ritmica compressione manuale di un serbatorio di aria arricchita in ossigeno come il pallone di AMBU o un cosiddetto pallone va e vieni, collegati alle vie aeree del paziente.

Vista l’anatomia delle vie aeree, che condividono il primo tratto con l’apparato digerente, e le circostanze nelle quali la ventilazione assistita viene impiegata (il paziente presenta solitamente una diminuzione della vigilanza o del grado di coscienza), sono necessarie ulteriori misure per assicurare l’agevole passaggio dell’aria nelle vie aeree ed evitare l’insufflazione di gas nello stomaco e il conseguente riflesso del vomito, che ha come temibile complicanza l’inalazione di materiale solido o liquido nelle vie aeree e una sindrome da distress respiratorio ab ingestis. Tale tipo di ventilazione viene definita invasiva. Di norma, l’isolamento delle vie aeree e il collegamento diretto alla sorgente di pressione positiva avviene mediante l’inserimento di una cannula nella laringe attraverso il naso o la bocca, oppure attraverso una tracheotomia. In altri casi è possibile ricorrere a semplici manovre sulle vie aeree oppure alla maschera laringea che è un sostituto del tubo endotracheale. Se il paziente non necessita di protezione delle vie aeree e non vi sono ostacoli al passaggio dell’aria è possibile la ventilazione artificiale non invasiva La ventilazione artificiale è spesso un intervento salva-vita, ma non è privo di complicanze anche gravi come lo pneumotorace, la lesione delle vie aeree o degli alveoli, e la polmonite infettiva. Essendo il caposaldo della terapia intensiva, la ventilazione artificiale nel paziente critico e totalmente dipendente dal supporto ventilatorio pone notevoli problemi etici sull’opportunità di ricorrervi in pazienti molto anziani, con malattie terminali o talmente gravi da configurare una forma di accanimento terapeutico.

Macchine a pressione negativa

Il polmone d’acciaio, conosciuto anche come cisterna di Drinker e Shaw, fu sviluppato nel 1929 e fu una delle prime macchine a pressione negativa per la ventilazione artificiale a lungo termine. Fu poi perfezionato e utilizzato ampiamente nel ventesimo secolo per le epidemie di poliomielite, che afflissero il pianeta negli anni quaranta. Si tratta effettivamente di una sorta di cisterna, nella quale il paziente è letteralmente rinchiuso fino al collo, laddove attraverso una guaina di gomma, la testa sporge e le vie aeree vengono messe in diretto contatto con l’aria dell’ambiente. Mediante un mantice viene generata una depressione all’interno della cisterna, la cassa toracica si espande e si determina una depressione all’interno delle vie aeree del paziente e l’aria ambiente, per differenza di pressione, entra nelle vie aeree e nei polmoni. L’interruzione della funzione del mantice con il ritorno alla posizione di partenza permette lo svuotamento passivo del polmone. Il polmone d’acciaio, quindi, non fa altro che riprodurre la meccanica respiratoria, che si osserva in condizioni normali e che una miopatia o una neuropatia rendono impossibile per l’insufficiente funzione dei muscoli della gabbia toracica. Uno dei grossi problemi e rappresentato dal fatto che anche l’addome si trova nella cisterna e che di conseguenza anch’esso si espande durante l’azione del mantice e crea un sequestro di sangue riducendo il ritorno venoso verso il cuore di destra, situazione particolarmente pericolosa nei pazienti in ipovolemia in cui si può verificare un significativo calo della pressione arteriosa. Al giorno d’oggi, i sistemi a pressione negativa sono ancora in uso, per lo più su pazienti con insufficienza della muscolatura della gabbia toracica, come nella poliomielite. La macchina in uso è nota come corazza respiratoria, nel caso questa sia composta da una corazza metallica, mentre prende il nome di Polmone a Poncho nel caso sia costituito da materiali più leggeri e la tenuta stagna è garantita da una giacca esterna.
In entrambi i casi viene coinvolta solo la zona toracica, con interessamento delle braccia e delle gambe, lasciando la possibilità di movimento al paziente.

Macchine a pressione positiva

I moderni ventilatori a pressione positiva derivano dai dispositivi utilizzati nella seconda guerra mondiale per assistere la ventilazione in quota dei piloti di aerei militari. Il ventilatore lavora insufflando miscele di gas (normalmente aria e ossigeno) a pressione positiva nelle vie aeree del paziente. L’espirazione è permessa dal ritorno della pressione del ventilatore al livello della pressione atmosferica e dal ritorno elastico dei polmoni e della gabbia toracica. Se il supporto alla respirazione deve durare a lungo, si ricorrere generalmente alla tracheotomia ed all’inserimento di un tubo in trachea attraverso il collo.

Indicazioni all’utilizzo

La ventilazione artificiale è indicata negli interventi chirurgici che prevedano la curarizzazione del paziente con conseguente paralisi muscolare e nel momento in cui la respirazione spontanea del paziente non è in grado di mantenere le funzioni vitali.

Le patologie che vengono trattate con la ventilazione artificiale sono:

danno polmonare acuto (inclusa la ARDS, e il trauma)
apnea da arresto respiratorio, compresi i casi da intossicazione
riacutizzazioni di malattie polmonari croniche (BPCO)
acidosi respiratoria acuta con pressione parziale di anidride carbonica (pCO₂) > 50 mmHg e pH < 7,25,
paralisi del diaframma da sindrome di Guillain-Barré, Miastenia Gravis, crisi acute di distrofia muscolare o sclerosi laterale amiotrofica, lesione del midollo spinale, oppure effetto di anestetici o farmaci miorilassanti
aumento del lavoro dei muscoli respiratori, evidenziato da eccessiva tachipnea, rientramenti sovraclaveari e intercostali e ampi movimenti della parete addominale
ipossia con pressione parziale arteriosa di ossigeno (PaO₂) < 55 mmHg nonostante supplementazione di ossigeno (elevata FiO₂ nell’aria insufflata)
ipotensione e shock, come nello scompenso cardiaco congestizio o in corso di sepsi.

Sistemi di ventilazione

La ventilazione può essere distinta in due tipologie principali:

ventilazione manuale:
- pallone autoespandibile (AMBU)
- pallone va e vieni (o dispositivo a T)
ventilazione con ventilatore meccanico. I ventilatori meccanici vengono classificati in:
- ventilatori trasportabili, che sono piccoli, rudimentali e alimentati pneumaticamente oppure mediante corrente elettrica dalla rete oppure da batterie.
- ventilatori da terapia intensiva. Questi ventilatori sono di maggiori dimensioni e richiedono solietamente l’alimentazione diretta dalla rete elettrica (malgrado tutti abbiano una batteria per permettere il trasporto del paziente all’interno dell’ospedale oppure l’alimentazione temporanea in caso di black out). Questi dispositivi sono anche più complessi e permettono il controllo di più parametri della ventilazione. Inoltre, negli ultimi modelli sono presenti grafici in tempo reale per valutare visivamente l’effetto dei ventilatore sui flussi e le pressioni delle vie aeree.
  - ventilatori per terapia intensiva neonatale. Sono progettati per la ventilazione dei neonati pretermine e presentano una risoluzione maggiore del controllo dei parametri della ventilazione.
- ventilatori a pressione positiva. Questi strumenti sono concepiti per la ventilazione non invasiva, anche a domicilio come per il trattamente delle apnee ostruttive.

Rischi e complicazioni

La ventilazione meccanica è un trattamento sicuro, tuttavia presenta alcuni rischi, tra cui:

danno agli alveoli polmonari;
edema polmonare;
perdita di surfactante;
perdita di sangue alveolare;
collasso alveolare;
atrofia del muscolo diaframma;
barotrauma polmonare (frequente): con pneumotorace, pneumomediastino, pneumoperitoneo e/o enfisema subcutaneo;
riduzione della motilità delle ciglia delle vie respiratorie;
rischio maggiore di polmoniti.