Ventilación de alta frecuencia oscilatoria en pediatría / High frequency oscillatory ventilation in pediatrics

Mechanical ventilation (MV) is a usual therapy for the management of critically ill children. However its inappropriate use can produce lung injury. Today, the evidence recommends protective ventilation such as strategie low tidal volumes (VT) that minimize injury and thus, high frequency oscillatory ventilation (HFOV) would have a theoretical role. HFOV allows gas exchange using low tidal volumes (1 – 2 ml/kg) and supraphysiologic respiratory frequencies. In pediatrics it comprises 3 – 30 percent of mechanically ventilated patients, most of the time as a rescue therapy in refractory respiratory failure cases where conventional mechanical ventilation fails. Many aspects of HFVO in children remain unclear, theoretical benefits has no solid clinical basis, when is the best time to initiate (early vs rescue mode), which are the optimal settings, and how to monitor lung mechanics. This review examines HFVO theoretical bases, suggest recommendations for its use and considers the available evidence to understand the aspects that are still unclear.

La ventilación mecánica (VM) constituye un apoyo frecuente en el manejo de niños críticamente enfermos, quienes pueden requerirla por diferentes etiologías, entre ellas el síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA). Sabemos que a pesar de ser un soporte vital, su uso inapropiado puede producir daño inducido por ventilación mecánica (DIVM). En la actualidad, la evidencia recomienda las estrategias de “ventilación protectora”, bajos volúmenes corrientes, que minimicen este daño y es ahí donde la ventilación de alta frecuencia oscilatoria (VAFO) tendría un rol teórico. La VAFO permite el intercambio gaseoso usando pequeños volúmenes corrientes (VT) 1-2 ml /kg y frecuencias respiratorias supra fisiológicas, con la consiguiente disminución del riesgo de atelectrauma, manteniendo el “pulmón abierto” y en la zona de seguridad de la curva presión-volumen. Su uso en pediatría oscila entre el 3 y el 30 por ciento de los pacientes ventilados, la mayoría de las veces como terapia de rescate frente a la falla de la ventilación convencional (VMC) en insuficiencia respiratoria refractaria. Muchos aspectos de la VAFO en pediatría no han sido totalmente esclarecidos; su efecto protector teórico permanece aún sin bases sólidas en el escenario clínico, quienes se benefician de su uso, cuál es el mejor momento para iniciarla (temprana o rescate), cuales son los valores óptimos del oscilador y como monitorear la mecánica pulmonar en VAFO. La presente revisión pretende repasar los conceptos teóricos de la VAFO, formular recomendaciones para su uso y considerar la evidencia disponible que nos permitan dilucidar las interrogantes antes mencionadas.

Ventilação mecânica com baixo volume corrente e estresse oxidativo em pulmões saudáveis de camundongos / Low tidal volume mechanical ventilation and oxidative stress in healthy mouse lungs

OBJETIVO: A ventilação mecânica (VM) por si própria pode contribuir diretamente para a lesão pulmonar. Assim, o objetivo do presente estudo foi investigar biomarcadores precoces relacionados ao equilíbrio oxidantes/antioxidantes, estresse oxidativo e inflamação causados por VM de curta duração em pulmões de camundongos saudáveis. MÉTODOS: Vinte camundongos C57BL/6 machos foram randomicamente divididos em dois grupos: VM, submetidos a VM com baixo volume corrente (V T, 6 mL/kg) por 30 min; e respiração espontânea (RE), utilizados como controles. Amostras de homogeneizados de pulmão foram testados quanto à atividade de enzimas antioxidantes, peroxidação lipídica e expressão de TNF-α. RESULTADOS: Comparados ao grupo RE, houve uma redução significativa na atividade de superóxido dismutase (≈35 por cento; p < 0,05) e aumento da atividade de catalase (40 por cento; p < 0,01), glutationa peroxidase (500 por cento; p < 0,001) e mieloperoxidase (260 por cento; p < 0,001), ao passo que a razão glutationa reduzida/glutationa oxidada foi menor (≈50 por cento; p < 0,05), e houve um aumento na atividade de expressão de TNF-α no grupo VM. O dano oxidativo, analisado como peroxidação lipídica, também aumentou no grupo VM (45 por cento; p < 0.05). CONCLUSÕES: Nossos resultados demonstraram que VM de curta duração com baixa V T pode contribuir diretamente para a lesão pulmonar, gerando estresse oxidativo e inflamação em pulmões de camundongos saudáveis.

OBJECTIVE: Mechanical ventilation (MV) itself can directly contribute to lung injury. Therefore, the aim of the present study was to investigate early biomarkers concerning oxidant/antioxidant balance, oxidative stress, and inflammation caused by short-term MV in healthy mouse lungs. METHODS: Twenty male C57BL/6 mice were randomly divided into two groups: MV, submitted to low tidal volume (V T, 6 mL/kg) MV for 30 min; and spontaneous respiration (SR), used as controls. Lung homogenate samples were tested regarding the activity of various antioxidant enzymes, lipid peroxidation, and TNF-α expression. RESULTS: In comparison with the SR group, the MV group showed a significant decrease in the activity of superoxide dismutase (≈35 percent; p < 0.05), together with an increase in the activity of catalase (40 percent; p < 0.01), glutathione peroxidase (500 percent; p < 0.001), and myeloperoxidase (260 percent; p < 0.001), as well as a reduction in the glutathione/oxidized glutathione ratio (≈50 percent; p < 0.05) and an increase in TNF-α expression in the MV group. Oxidative damage, assessed by lipid peroxidation, was also greater in the MV group (45 percent; p < 0.05). CONCLUSIONS: Our results show that short-term low V T MV can directly contribute to lung injury, generating oxidative stress and inflammation in healthy mouse lungs.

Citoesqueleto e mecanotransdução na fisiopatologia da lesão pulmonar induzida por ventilador / Cytoskeleton and mechanotransduction in the pathophysiology of ventilator-induced lung injury

A ventilação mecânica é uma terapia importante, mas pode resultar em complicações. Uma das mais relevantes é a lesão pulmonar induzida por ventilador. Devido à hiperdistensão alveolar, o pulmão inicia um processo inflamatório, com infiltrado neutrofílico, formação de membrana hialina, fibrogênese e prejuízo de troca gasosa. Nesse processo, a mecanotransdução da hiperdistensão celular é mediada através do citoesqueleto da célula e de suas interações com a matriz extracelular e com as células vizinhas, de modo que o estímulo mecânico da ventilação se traduz em sinalização bioquímica intracelular, desencadeando ativação endotelial, permeabilidade vascular pulmonar, quimiotaxia leucocitária, produção de citocinas e, possivelmente, lesão de órgãos à distância. Estudos clínicos demonstram essa relação entre distensão pulmonar e mortalidade em pacientes com lesão pulmonar induzida por ventilador. Entretanto, apesar de o citoesqueleto ter um papel fundamental na patogênese da lesão pulmonar induzida por ventilador, a literatura carece de estudos utilizando modelos in vivo sobre as alterações do citoesqueleto e de suas proteínas associadas durante esse processo patológico.

Although mechanical ventilation is an important therapy, it can result in complications. One major complication is ventilator-induced lung injury, which is caused by alveolar hyperdistension, leading to an inflammatory process, with neutrophilic infiltration, hyaline membrane formation, fibrogenesis and impaired gas exchange. In this process, cellular mechanotransduction of the overstretching stimulus is mediated by means of the cytoskeleton and its cell-cell and cell-extracellular matrix interactions, in such a way that the mechanical stimulus of ventilation is translated into an intracellular biochemical signal, inducing endothelial activation, pulmonary vascular permeability, leukocyte chemotaxis, cytokine production and, possibly, distal organ failure. Clinical studies have shown the relationship between pulmonary distension and mortality in patients with ventilator-induced lung injury. However, although the cytoskeleton plays a fundamental role in the pathogenesis of ventilator-induced lung injury, there have been few in vivo studies of alterations in the cytoskeleton and in cytoskeleton-associated proteins during this pathological process.

Comportamiento de la neumonía asociada a ventilación mecánica / Behavior of mechanical ventilator-associated pneumonia

La estabilidad funcional del pulmón tiene una estrecha relación con los mecanismos defensores propios de su estructura. Cuando estos mecanismos se deterioran provocan las infecciones que conllevan a neumonías y entre ellas las asociadas a la ventilación mecánica. El objetivo de este trabajo fue valorar el comportamiento de las neumonías asociadas a la ventilación como un indicador de calidad asistencial. Se realizó un estudio descriptivo-transversal, se tomó una muestra de 35 pacientes por el método EPIDAT, de un universo de 141, que desarrollaron esta afección en el hospital pediátrico de Camagüey entre enero de 2002 y diciembre de 2003. Para obtener el dato primario se revisaron la totalidad de las historias clínicas, y se confeccionó un formulario con las siguientes variables: grupo de edad, sexo, afecciones que propiciaron la ventilación, movilización del paciente según enfermedad , tiempo de aparición de los síntomas y evolución de las neumonías. Se encontró que 13 pacientes entre 11-15 años (37,14 por ciento fueron los más vulnerables a presentar neumonía asociada a ventilación mecánica, el sexo masculino predominó con 22 pacientes lo que representó el (62,8 por ciento de las entidades por la cual se indicó ventilación mecánica, el politrauma y los traumatismos craneoencefálicos fueron lo más representativos (40 por ciento , aunque estos últimos no pudieron ser movilizados en un (28,5 por ciento por su afección de base. La toma de medidas preventivas logró que la mayoría de estos pacientes evolucionaron favorablemente. Los síntomas de esta afección aparecieron en un período de 4-6 días en 11 pacientes (31,4 por ciento y 30 pacientes evolucionaron favorablemente lo que muestra la buena calidad asistencial existente en el hospital(AU)

The functional stability of the lung has a narrow relationship with the mechanisms defenders characteristic of its structure. When these mechanisms deteriorate they cause the infections that bear to pneumonias and among them those associated to the ventilation mechanics. The objective of this work was to value the behavior of the pneumonias associated to the ventilation like an indicator of assistance quality. He/she was carried out a descriptive-traverse study, he/she took a sample of 35 patients for the method EPIDAT, of an universe of 141, that you/they developed this affection in the pediatric hospital of Camagüey between January of 2002 and December of 2003. To obtain the primary fact they were revised the entirety of the clinical histories, and a form was made with the following variables: age group, sex, affections that propitiated the ventilation, the patient's mobilization according to illness, time of appearance of the symptoms and evolution of the pneumonias. It was found that 13 patients among 11-15 years (37,14 percent the most vulnerable went to present pneumonia associated to ventilation mechanics, the masculine sex prevailed with 22 patients what represented the (62,8 percent of the entities for which ventilation mechanics, the politrauma was indicated and the traumatisms craneoencefálicos were the most representative (40 percent, although these last ones could not be mobilized in a (28,5 percent for its base affection. The taking of preventive measures achieved that most of these patients evolved favorably. The symptoms of this affection appeared in a period of 4-6 days in 11 patients (31,4 percent and 30 patients evolved what shows the good existent assistance quality in the hospital favorably(AU)