Modos Ventilatórios Básicos

Marcelo Alcantara Holanda

-Professor Associado de Medicina Intensiva e Pneumologia da Universidade Federal do Ceará (UFC)
-Médico da UTI respiratória do Hospital de Messejana, Dr Carlos Alberto Studart Gomes.
-Idealizador da plataforma xlung para ensino da Ventilação Mecânica

Ao final deste capítulo o leitor deverá estar apto a:

  1. Compreender o ciclo respiratório espontâneo fisiológico;

  2. Compreender e classificar os ciclos respiratórios durante a ventilação mecânica;

  3. Compreender os modos básicos de ventilação mecânica:

    • A/C, VCV – Assistido/controlado com ciclagem volume

    • A/C, PCV – Assistido/controlado com pressão constante, ciclado a tempo

    • SIMV – Ventilação mandatória intermitente sincronizada

    • PSV – Ventilação com pressão de suporte

Pode-se definir como modo ventilatório, o processo pelo qual o ventilador pulmonar mecânico determina, seja parcial ou totalmente, como e quando os ciclos respiratórios mecânicos são ofertados ao paciente. O modo determina substancialmente o padrão respiratório do paciente durante a ventilação mecânica. Do ponto de vista classificatório, ainda há necessidade de um consenso ou padronização internacional sobre este tema, havendo ainda nos dias de hoje uma terminologia confusa, não padronizada. Esta situação é agravada pela adoção de distintos nomes de marca pelos fabricantes de ventiladores pulmonares, muitas vezes para modos com funcionalidades semelhantes, senão idênticas, por razões de ordem comercial. Em 2010, cerca de 54 nomes de “modos” ventilatórios eram disponíveis, em 49 marcas de ventiladores pulmonares. Todo este cenário contribui para grandes desafios no treinamento de profissionais de saúde e, principalmente, favorece um manejo às vezes inadequado dos modos ventilatórios mais comuns, chegando a por em risco a vida dos pacientes sob ventilação mecânica.

Constitui objetivo deste capítulo apresentar uma definição simples e lógica dos modos ventilatórios mais utilizados, aqui chamados de básicos. Ele se divide em 4 partes: a conceituação do ciclo respiratório espontâneo, fisiológico, seguido do ciclo respiratório ofertado pelo ventilador pulmonar, mecânico; os modos ventilatórios mais usados, seus ajustes e limitações, e finalmente, as perspectivas de novos modos recentemente disponíveis. Para facilitar as explicações sobre os diferentes ciclos e modos serão utilizadas figuras obtidas a partir de simulação computacional, tendo por base a equação do movimento de gases no sistema respiratório em um modelo unicompartimental linear com registro das curvas de fluxo, volume e pressão ao longo do tempo.

  1. O ciclo respiratório fisiológico, espontâneo
  2. A figura 1 apresenta o ciclo respiratório fisiológico ou espontâneo sem qualquer suporte ventilatório mecânico.

    Ciclos respiratórios fisiológicos

    Figura 1. Ciclos respiratórios fisiológicos. A intensidade e a duração da pressão gerada pelos músculos inspiratórios (Pmus) varia modificando o fluxo, o volume e as pressões de vias aéreas e alveolares em um “paciente” com mecânica pulmonar próxima ao normal (valores de Raw:3cmH2O.l.s e de Cst:150ml/cmH2O). A linha pontilhada destaca o momento de transição da fase inspiratória para a expiração em um dos ciclos. Notar que a Pmus determina o tempo, o fluxo e a quantidade de volume corrente inspirado na proporção em que consegue negativar a pressão alveolar. Referir-se ao texto abaixo para explicações mais detalhadas.

    Nesta figura, o esforço muscular inspiratório, representado pela Pmus, varia em intensidade e duração em cada ciclo. A Pmus, ao expandir o volume da caixa torácica, segundo a lei de Boyle, reduz a pressão dos gases alveolares, representado pela pressão alveolar, em azul, a valores um pouco abaixo da pressão atmosférica, considerada o valor zero de referência. Isto gera um gradiente de pressão entre as vias aéreas proximais (narinas e boca) e o parênquima pulmonar. Em consequência deste gradiente, ocorre um fluxo de ar do ambiente externo para os alvéolos através das vias aéreas, o fluxo inspiratório. O formato e a intensidade da onda deste fluxo é determinado por este gradiente pressórico e pela resistência das vias aéreas. Ao longo do tempo, um certo volume de ar é insuflado aos alvéolos, ou seja, um volume corrente (VC), que é definido pelo produto: fluxo x tempo. A medida que os alvéolos são insuflados e o parênquima pulmonar é estirado, a pressão elástica do tecido pulmonar se eleva na razão direta do volume corrente inspirado dividido pela complacência dos pulmões e da caixa torácica.

    O tempo inspiratório consiste no intervalo que vai desde o início da entrada de ar até o momento em que o valor máximo do VC é atingido. Com a diminuição gradual da Pmus no final da inspiração, seguindo até o relaxamento completo dos músculos inspiratórios, a pressão alveolar, antes negativa, se eleva progressivamente até o ponto em que excede a pressão das vias aéreas proximais, que se mantém zero. Neste ponto, a onda de fluxo se inverte em direção ao ambiente externo a partir dos pulmões, iniciando-se a expiração. Por convenção, a onda de fluxo expiratória tem sinal negativo. O ar é expirado passivamente, impulsionado pela pressão alveolar que se encontra elevada no instante final da inspiração devido o aumento da retração elástica pulmonar e o relaxamento da musculatura inspiratória. A exalação se processa segundo a constante de tempo do sistema respiratório, que consiste no produto da Raw x Cst, até o momento em que a pressão alveolar se equilibra novamente com a pressão das vias aéreas quando o fluxo cessa.

    O tempo expiratório é computado como o intervalo que dura do início do fluxo expiratório até o começo da inspiração subsequente. Cabe ao centro respiratório, localizado no bulbo, todo o controle deste processo, sendo o mesmo determinado por complexos mecanismos envolvendo, entre outros elementos, impulsos neurais aferentes de quimiorreceptores periféricos e centrais, mecanorreceptores nos pulmões e caixa torácica, do córtex cerebral e de outras regiões do sistema nervoso central. É neste intricado mecanismo do ciclo respiratório que atua o ventilador pulmonar mecânico. Não surpreende que o suporte ventilatório ainda apresente grandes limitações apesar de grandes avanços tecnológicos nas últimas décadas.

  3. O ciclo respiratório durante a ventilação mecânica
  4. O suporte ventilatório artificial é essencialmente um processo que substitui total ou parcialmente a ação dos músculos inspiratórios e o controle neural da respiração. Dois tipos fundamentais de ciclos respiratórios podem ser definidos na ventilação mecânica. Um primeiro, em que o ventilador “controla” toda a fase inspiratória, ou seja, substitui totalmente o esforço muscular respiratório e o controle neural do paciente. Este ciclo será aqui denominado de CONTROLADO. No segundo tipo, o ventilador apenas auxilia ou assiste a musculatura inspiratória que se encontra ativa, sendo aqui denominado de ciclo ASSISTIDO. Alguns autores utilizam o termo “ciclo espontâneo” para definir o ciclo que ocorre durante a oferta da pressão de suporte (PS) ou de pressão inspiratória (IPAP). Em vez disso, o termo assistido será aqui usado para designar este último tipo de ciclo, mantendo-se uma coerência com a definição acima apresentada e com o emprego da terminologia de ciclo espontâneo apenas para a respiração fisiológica.

    Além destas duas grandes divisões, o ciclo do ventilador pulmonar também pode ser classificado quanto às variáveis que são controladas ao longo da inspiração: sejam elas tempo, fluxo, pressão ou volume ou mesmo a combinação de duas ou mais destas. Assim um ciclo dito CONTROLADO pode ser CICLADO A VOLUME (VCV do inglês Volume Controlled Ventilation), ou seja, programado para findar ou “ciclar” quando se atinge um valor pré-determinado de volume corrente (VC) ou CICLADO A TEMPO COM PRESSÃO CONTROLADA OU CONSTANTE (PCV, do inglês Pressure Controlled Ventilation).

    1. Ciclos controlados
    2. As figuras 2 e 3 apresentam ciclos controlados ciclados a volume.

      Ciclos respiratórios mecânicos do tipo CONTROLADO e CICLADO A VOLUME (VCV)

      Figura 2. Ciclos respiratórios mecânicos do tipo CONTROLADO e CICLADO A VOLUME (VCV). O fluxo inspiratório foi modificado nos 3 ciclos, resultando em diferentes tempos inspiratórios e pressões nas vias aéreas (em vermelho). A pressão alveolar, em azul, não variou por ser determinada pelo VC, que é fixo (linha tracejada). Referir-se ao texto abaixo para mais detalhes.

      Na figura 2 três ciclos respiratórios mecânicos CONTROLADOS e CICLADOS A VOLUME, são apresentados. Nesta situação, o esforço muscular respiratório, representado pela Pmus, é zero. O VC foi ajustado em 500ml (0,5l). Além do VC, a intensidade e o padrão da onda de fluxo é determinado pelo operador do ventilador. Desta forma, o tempo inspiratório é pré-definido, resultado da razão do VC/fluxo. No primeiro ciclo, com um fluxo constante ou do tipo quadrado, ajustado em 60l/min (1l/s), o tempo inspiratório corresponde a divisão de 0,5l por 1l/s, sendo de 0,5s. No segundo ciclo, o fluxo foi reduzido a metade, ou 30l/min (0,5l/s) dobrando o Ti para 1s. No terceiro ciclo, não apenas o valor máximo do fluxo foi reduzido, mas foi ajustado um padrão de onda de fluxo, tipo descendente, em rampa, reduzindo-o até 50% do seu valor inicial. Esse ajuste resultou em um fluxo médio de 22,5l/min ou 0,375l/s e, portanto um Ti ainda mais prolongado, 0,5l/0,375l/s, sendo de 1,33s. Notar que a pressão de via aérea, em vermelho, mas não a pressão alveolar, em azul, varia em função dos ajustes de fluxo, uma vez que este influencia a pressão resistiva de via aéreas. A pressão alveolar se mantém a mesma nos 3 ciclos uma vez que o VC, seu principal determinante, é o mesmo em todos os ciclos. Como no ciclo espontâneo, o ar é expirado passivamente pelo aumento da pressão elástica pulmonar (pressão alveolar), bastando para isso que o ventilador interrompa a entrada de ar e abra a válvula exalatória, ou seja ocorra a ciclagem. Note que a expiração se processa até que a pressão alveolar retorne a um valor pré-determinado, neste caso, acima de zero, a PEEP.

      A figura 3 apresenta o impacto dos ajustes de VC sobre o Ti e as pressões alveolares e de vias aéreas em ciclos controlados tipo VCV.

      Ciclos respiratórios mecânicos do tipo CONTROLADO e CICLADO A VOLUME (VCV)

      Figura 3. Ciclos respiratórios mecânicos do tipo CONTROLADO e CICLADO A VOLUME (VCV). O VC foi modificado nos 3 ciclos, resultando em diferentes tempos inspiratórios e pressões nas vias aéreas e nos alvéolos. O fluxo foi mantido constante (linha tracejada). Referir-se ao texto abaixo para mais detalhes.

      Na figura 3 o operador do ventilador modifica o VC, mantendo o fluxo constante. As pressões de via aérea e alveolares variam em proporção direta às mudanças de VC. Notar que o Ti varia igualmente (Ti=VC/fluxo). Na prática a ventilação controlada ciclada a volume é bastante fácil de ser ajustada, bastando definir-se um VC alvo, por exemplo, 8ml/kg de peso ideal, e ajustando-se o fluxo para se garantir um Ti ao redor de 0,6 a 1,2s, a depender claro da estratégia ventilatória específica recomendável para um determinado paciente.

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