Disminución de la frecuencia respiratoria y la energía de la ventilación en pacientes con SDRA

Estimados amigos,

La ventilación mecánica con presión positiva es una terapia fundamental para mejorar la oxigenación en pacientes con insuficiencia respiratoria aguda. Sin embargo, también puede inducir una mayor lesión pulmonar secundaria a mecanismos físicos que llevan a una exacerbación de la respuesta inflamatoria, fenómeno conocido como daño pulmonar inducido por el ventilador (VILI, por su sigla en inglés).  La energía de la ventilación (Mechanical power, MP) se ha propuesto como un mecanismo principal en la génesis de VILI, siendo la frecuencia respiratoria (FR) un determinante central de la energía aplicada al pulmón y la cual no se ha evaluado en estudios clínicos [1, 2]. A su vez, la frecuencia respiratoria es fundamental para la eliminación de dióxido de carbono (CO2) y el equilibrio ácido base.

Nuestro grupo acaba de publicar un estudio clínico prospectivo aleatorizado cross-over, el cual fue realizado durante la pandemia por Covid-19 [3].  Nuestro objetivo principal fue comparar los efectos de una frecuencia respiratoria más baja, tolerando el aumento de la PaCO2 (hipercapnia moderada), versus una estrategia convencional de frecuencia respiratoria más alta, sobre la inflamación sistémica -como marcador de VILI- en pacientes con síndrome de distress respiratorio agudo (SDRA) secundario a Covid-19.

 

Qué hicimos?

Incluimos a 32 pacientes (26 hombres (81%), 52 [44-64] años) con SDRA moderado a severo (PaFiO2 92 [77–122], 78 % en decúbito prono) secundario a Covid-19. Comparamos la ventilación utilizando una FR baja frente a una FR alta en bloques de tiempo de 12 h. Los pacientes fueron ventilados con volúmenes corrientes de 6 ml/kg IBW (peso ideal), y la PEEP y FiO2 se ajustaron según la tabla de ARDSnet. Evaluamos mecánica respiratoria y función hemodinámica, y medimos citokinas inflamatorias y marcadores de lesión pulmonar epitelial y endotelial al final de cada período. En un subgrupo de pacientes, realizamos ecocardiografía y medimos la presión esofágica.

 

Qué mostramos?

El protocolo se pudo implementar en todos los pacientes, obteniendo 10 puntos de diferencia en la frecuencia respiratoria (FR) (Tabla).  La mediana de FR durante la ventilación con FR baja y alta fue de 20 [16-22] vs 30 [26-32] respiraciones/min (p < 0,001), y se asoció a una menor ventilación minuto (7,3 [6,5-8,5] vs 11,6 [10-13] L/min [p < 0,001]) y un menor Mechanical power (15 [11-18] vs a 25 [21-32] J/min [p < 0,001]).

No observamos diferencias en ningún marcador inflamatorio (IL-6, IL-8 y TNF-R1), epitelial (s-RAGE y SP-D), endotelial (angiopoyetina-2) o de actividad profibrótica (TGF-ß) entre una FR alta o baja. La función cardíaca mediante ecocardiografía y la mecánica respiratoria mediante mediciones de la presión esofágica tampoco mostraron diferencias.

 

Tabla: Principales resultados en parámetros ventilatorios y gasométricos.

 

Qué significa?

Los hallazgos de este estudio cross-over en pacientes con SDRA moderado a grave debido a COVID-19 que recibieron ventilación mecánica protectora se pueden resumir de la siguiente manera:

(1) Una reducción sostenida de la FR durante 12 horas no tuvo impacto en los biomarcadores de lesión pulmonar, la hemodinamia ni la mecánica respiratoria;

(2) estos resultados se produjeron pese a reducciones significativas en la ventilación minuto y la energía de la ventilación (Mechanical power); y

(3) parece factible aplicar ventilación con baja FR manteniendo los parámetros de protección pulmonar y dentro de los valores seguros de PaCO2 y pH.

 

El “mechanical power” (MP) ha cobrado cada vez más importancia ya que cuantifica la energía aplicada a los pulmones por unidad de tiempo y podría ser, en última instancia, la responsable del VILI [1]. Estudios observacionales, tanto en pacientes con SDRA como sin SDRA, han demostrado una relación entre MP y resultados adversos [4-6]. Nuestros resultados apoyan que la reducción de la FR asociada a hipercapnia moderada es clínicamente factible y podría sentar las bases para investigar la FR como posible estrategia de protección pulmonar [7].

El resultado principal de nuestro estudio fue la IL-6, un demostrado marcador de VILI, y secundariamente una amplia gama de biomarcadores plasmáticos relevantes de lesión pulmonar.  Aunque observamos diferencias clínicamente relevantes en la FR y el MP (disminuimos entre 35 a 40%!), la estrategia de ventilación protectora -incluido la posición prono- en esta población, y el período de observación relativamente corto (12 horas) pudo haber prevenido la generación de cambios detectables en los niveles de citokinas.  Además, otros resultados pudimos haber obtenidos si hubiéramos generado atrapamiento aéreo con la FR alta (mayor presión de vía aérea y cor pulmonale agudo), lo cual fue evitado durante su titulación.

Finalmente, el estudio se limitó a las primeras 48 horas de ventilación mecánica, cuando la elastancia estaba relativamente preservada y los pacientes se encontraban bajo sedación profunda y ventilación mecánica controlada. Por lo tanto, es importante interpretar estos resultados con cautela, especialmente al aplicarlos a pacientes con SDRA de otra etiología, pacientes con acidosis severa al ingreso, o en fases tardías de la enfermedad, cuando la elastancia está muy aumentada, y en quienes la FR puede tener un impacto diferente en la generación de VILI.

 

Conclusión

Los resultados de este estudio revelan que la disminución de la frecuencia respiratoria, tolerando una hipercapnia moderada, es factible aunque no modifica los biomarcadores de daño pulmonar a nivel sistémico, en pacientes con SDRA moderado a severo asociado a COVID-19.  A su vez, apoyan el concepto de hipercapnia permisiva, ya que es posible reducir la frecuencia respiratoria tolerando CO2 hasta 60 y pH a 7,25.  Así, este estudio piloto podría orientar el diseño de futuras investigaciones sobre estrategias de ventilación dirigidas a disminuir la energía de la ventilación, o “mechanical power”.

Un saludo cordial,

Depto Med Intensiva UC

Santiago, 22 de Julio de 2025

 

 

 

Referencias

  1. Cressoni M, Gotti M, Chiurazzi C, Massari D, Algieri I, Amini M, Cammaroto A, Brioni M, Montaruli C, Nikolla K et al: Mechanical Power and Development of Ventilator-induced Lung Injury. Anesthesiology 2016, 124(5):1100-1108.
  2. Retamal J, Damiani LF, Basoalto R, Benites MH, Bruhn A, Larsson A, Bugedo G: Physiological and inflammatory consequences of high and low respiratory rate in acute respiratory distress syndrome. Acta Anaesthesiol Scand 2021, 65(8):1013-1022.
  3. Damiani LF, Basoalto R, Oviedo V, Alegria L, Soto D, Bachmann MC, Jalil Y, Santis C, Carpio D, Ulloa R et al: Effect of decreasing respiratory rate on the mechanical power of ventilation and lung injury biomarkers: a randomized cross-over clinical study in COVID-19 ARDS patients. Intensive Care Med Exp 2025, 13(1):69.
  4. van Meenen DMP, Algera AG, Schuijt MTU, Simonis FD, van der Hoeven SM, Neto AS, Abreu MG, Pelosi P, Paulus F, Schultz MJ: Effect of mechanical power on mortality in invasively ventilated ICU patients without the acute respiratory distress syndrome: An analysis of three randomised clinical trials. Eur J Anaesthesiol 2023, 40(1):21-28.
  5. Schuijt MTU, Schultz MJ, Paulus F, Serpa Neto A, Group PR-CC: Association of intensity of ventilation with 28-day mortality in COVID-19 patients with acute respiratory failure: insights from the PRoVENT-COVID study. Crit Care 2021, 25(1):283.
  6. Serpa Neto A, Deliberato RO, Johnson AEW, Bos LD, Amorim P, Pereira SM, Cazati DC, Cordioli RL, Correa TD, Pollard TJ et al: Mechanical power of ventilation is associated with mortality in critically ill patients: an analysis of patients in two observational cohorts. Intensive Care Med 2018, 44(11):1914-1922.
  7. Buiteman-Kruizinga LA, van Meenen DMP, Serpa Neto A, Mazzinari G, Bos LDJ, van der Heiden PLJ, Paulus F, Schultz MJ: Association of ventilation volumes, pressures and rates with the mechanical power of ventilation in patients without acute respiratory distress syndrome: exploring the impact of rate reduction. Anaesthesia 2025, 80(5):533-542.