Desenmascarando los mecanismos del VILI: Asociación entre deformación e inflamación pulmonar.
Fecha: 26/03/2018
Estimados amigos,
La evidencia de los últimos 20 años ha confirmado que la ventilación mecánica – mal aplicada – es capaz de producir daño. Tanto estudios experimentales como clínicos nos han revelado que el problema no es ni barotrauma ni volutrauma, sino una elongación o deformación (strain) excesiva y patológica del parénquima pulmonar, que se traduce en una mayor respuesta inflamatoria y aumento del daño pulmonar.
Nuestro grupo de investigación, en colaboración con ingenieros de nuestra Universidad y los grupos de Uppsala (Suecia) y Sao Paulo (Brasil), acaba de reportar la asociación entre deformación pulmonar e inflamación en un elegante diseño experimental en cerdos [1].
Que realizaron?
En un estudio previo [2], Borges et al estudió 7 cerdos sometidos a un doble daño pulmonar (lavado y ventilación injuriosa) y 5 controles. Después de ese período se realizó tomografía computarizada durante expiración e inspiración, y TC con emisión de positrones [18F] fluoro-2-desoxi-D-glucosa, mostrando que el proceso inflamatorio ocurre precozmente en las regiones normal y pobremente aireadas, correspondientes a las zonas gravitacionales intermedias del pulmón.
En el estudio actual se cuantificó la deformación regional del pulmón mediante un análisis biomecánico de las imágenes dinámicas de TC [3]. Básicamente, esta técnica realiza un complejo análisis computacional del desplazamiento de diversos puntos del CT tomado en expiración e inspiración, generando una imagen virtual del desplazamiento regional (figura).
Figura: Figura representativa de TC pulmón con SDRA en expiración e inspiración (arriba) y mapas de deformación regional (abajo izquierda) y de captación 18F-FDG del pulmón (abajo derecha). Estos mapas muestran que la inflamación es máxima en las zonas con mayor deformación, habiendo una correlación positiva entre la deformación y la inflamación regional.
Que encontraron?
La deformación global en el grupo control fue de 21%, mientras en los animales con SDRA fue de 36%. Sin embargo, la deformación en el SDRA fue muy heterogénea, siendo mayor en las zonas media y dorsal del pulmón con SDRA, similar a la distribución de 18F-FDG (figura), lo que resulta en una correlación espacial positiva entre ambas variables (R2 = 0.71; p <0.05), la que no se observó en los animales control.
Qué significa?
El principal hallazgo de este estudio es que existe una correlación espacial positiva entre la deformación volumétrica y la inflamación pulmonar, lo que sugiere que la deformación (strain) pulmonar es un determinante principal del daño inducido por la ventilación mecánica (VILI).
Además, este estudio muestra que la deformación regional durante el SDRA es altamente heterogénea, por lo que algunas regiones del pulmón pueden estar expuesta a niveles de deformación muy superior a su estimación global. Algo similar a las limitaciones que enfrentamos cuando evaluamos las características mecánicas globales del pulmón [4].
Conclusión
La deformación del parénquima pulmonar es un determinante fundamental del daño inducido por la ventilación mecánica. El control del volumen corriente, la presión transpulmonar, y la energía total aplicada al parénquima pulmonar deben estar enfocados a disminuir la deformación del parénquima pulmonar y así prevenir el VILI [5].
La medición de la deformación regional del pulmón, mediante el análisis biomecánico de las imágenes dinámicas, puede ayudar en el futuro a determinar la mejor estrategia ventilatoria en pacientes con SDRA severo.
Prof. Guillermo Bugedo
Departamento de Medicina Intensiva UC
Santiago, 26 de Marzo de 2018
Referencias
1. Retamal J, Hurtado D, Villarroel N, et al. Does Regional Lung Strain Correlate With Regional Inflammation in Acute Respiratory Distress Syndrome During Nonprotective Ventilation? Crit Care Med 2018 [Epub ahead of print]
2. Borges JB, Costa EL, Suarez-Sipmann F, et al. Early inflammation mainly affects normally and poorly aerated lung in experimental ventilator-induced lung injury. Crit Care Med 2014; 42(4):e279-87.
3. Hurtado DE, Villarroel N, Retamal J, Bugedo G, Bruhn A. Improving the Accuracy of Registration-Based Biomechanical Analysis: A Finite Element Approach to Lung Regional Strain Quantification. IEEE Trans Med Imaging 2016; 35(2):580-8.
4. Gattinoni L, Tonetti T, Quintel M.Regional physiology of ARDS. Crit Care 2017; 21(Suppl 3):312.
5. Bugedo G, Retamal J, Bruhn A: Does the use of high PEEP levels prevent ventilator-induced lung injury? Revista Brasileira de Terapia Intensiva 2017; 29(2): 231-237.