Efeitos do diâmetro interno do tubo endotraqueal e da fração inspirada de oxigênio na mecânica pulmonar: uma simulação in vitro para gatos

Abstract

Introdução: A resistência das vias áreas (RAW) é a força que se opõe ao fluxo de gás no sistema respiratório. Além do diâmetro interno da sonda endotraqueal (ETtube(ID)), o emprego de mistura de gases com menor viscosidade, obtida pela adição de nitrogênio ao oxigênio visando reduzir a fração de oxigênio inspirada FIO2), pode reduzir a RAW sob condições de fluxo laminar. Objetivos: Fase 1: Avaliar os efeitos da redução da FIO2 no aumento da resistência ao fluxo de gás induzida por reduções progressivas do ETtube(ID), empregando um modelo in vitro de ventilação controlada por volume (VCV) em gatos. Fase 2: Avaliar os efeitos da diminuição do ETtube(ID) no volume corrente expirado (VTexp) fornecido em modo de ventilação controlada por pressão (PCV). Material e métodos: Fase 1: O ventilador, configurado em modo VCV (tempo inspiratório 2 segundos, pausa inspiratória de 50%), foi conectado ao pulmão de teste (complacência quasi-estática 8 mL cm/H2O-1) para entregar um VTexp compatível com um gato de 4 kg (40 mL). A resistência inspiratória (Rinsp) e expiratória (Rexp) foi mensurada à medida que o ETtube(ID) foi reduzido de 4,5 para 3,5 e 2,5 mm (n = 6 sondas de cada diâmetro interno), com 100% (FIO2(100%)) e 40% (FIO2(40%)) de oxigênio inspirado. Fase 2: Com o ventilador em modo PCV (pressão inspiratória 5 cmH2O, tempo inspiratório 2 segundos), a complacência foi ajustada em 8 e 4 mL cmH2O-1 e o VTexp foi mensurado durante reduções no ETtube (ID) (n = 6 sondas de cada diâmetro interno). Os resultados foram submetidos a ANOVA de duas vias seguida pelos testes de Tukey e Bonferroni (p < 0,05). Resultados: À medida que o ETtube(ID) foi reduzido de 4,5 para 2,5 mm, a Rinsp aumentou em 19 e 15 vezes com a FIO2(100%) e FiO2(40%), respectivamente (p < 0,0001). A FIO2(40%) reduziu significativamente a Rinsp em 16% (ETtube(3,5), p = 0,02) e 12% (ETtube(2,5), p < 0,0001), sem alterar significativamente a Rexp. A redução da complacência reduziu o VTexp em 44,8–48,8% (p < 0,0001) durante a PCV. A redução do ETtube(ID) de 4,5 para 2,5 mm reduziu o VTexp em 7,5% (complacência 8 mL cmH2O-1) e 13,4% (complacência 4 mL cmH2O-1) (p < 0,0001). Conclusões: A redução da FIO2 não resultou em reduções clinicamente relevantes na resistência ao fluxo de ar. Em contraste com as grandes reduções no VTexp causadas pela diminuição da complacência, reduções no ETtube(ID) de 4,5 para 2,5 mm diminuíram moderadamente o VTexp durante a PCV.

Introduction: Airway resistance (RAW) is the force that opposes air flow in the respiratory system. In addition to the use of a larger endotracheal tube internal diameter (ETtube(ID)), use of a gas mixture with lower viscosity, achieved by adding nitrogen to oxygen to reduce the inspired oxygen (FIO2), may reduce RAW under laminar flow conditions. Objectives: To evaluate the effects of reducing the FIO2 on the increase in resistance to gas flow induced by progressive decreases in ETtube(ID) (phase 1). To evaluate the effects of decreasing ETtube(ID) on the expired tidal volume (VTexp) delivered during pressure-controlled ventilation (PCV) (phase 2). Material and methods: Phase 1: A ventilator, set in volume-controlled mode (inspiratory time, 2 seconds, 50% inspiratory pause), was connected to a test lung (quasistatic compliance 8 mL cmH2O-1) to deliver a VTexp compatible to a 4 kg cat (40 mL). Inspiratory (Rinsp) and expiratory (Rexp) resistance were recorded as ETtube(ID) was decreased from 4.5 to 3.5 and 2.5 mm (n = 6 tubes of each internal diameter) with 100% (FIO2(100%)) and 40% (FIO2(40%)) inspired oxygen. Phase 2: During PCV (inspiratory pressure 5 cmH2O, inspiratory time 2 seconds) test lung compliance was adjusted to 8 and 4 mL cmH2O-1 and VTexp was measured during reductions in ETtube (ID) (n = 6 tubes of each internal diameter). Data were analyzed by a two-way ANOVA followed by Tukey´s and Bonferroni´s post hoc tests (p < 0.05). Results: Phase 1: As ETtube(ID) was decreased from 4.5 to 2.5 mm, Rinsp increased by 19 and 15 times with the FIO2(100%) and FIO2(40%), respectively (p < 0.0001). FIO2(40%) decreased Rinsp by 16% (ETtube(3.5), p = 0.02) and 12% (ETtube(2.5), p < 0.0001), without significant differences in Rexp. Phase 2: Decreased compliance lowered VTexp by 44.8–48.8% (p < 0.0001) during PCV. Decreases in ETtube(ID) from 4.5 to 2.5 mm, decreased VTexp by 7.5% (compliance 8 mL cmH2O-1) and 13.4% (compliance 4 mL cmH2O-1) (p < 0.0001). Conclusions: A lower FIO2 did not result in clinically relevant decreases in resistance to airflow. Contrasting with the major reductions in VTexp caused by decreased compliance, decreases in ETtube(ID) from 4.5 to 2.5 mm moderately decreased VTexp during PCV.