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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI UDINE
DIPARTIMENTO DI SCIENZE MEDICHE E BIOLOGICHE
Corso di Studi in Infermieristica
Tesi di Laurea
“ UMIDIFICAZIONE E RISCALDAMENTO DEI GAS NEI
PAZIENTI IN VENTILAZIONE MECCANICA:
VALUTAZIONE DELLA PRATICA CLINICA E CONFRONTO
CON LE LINEE GUIDA ”
Relatore: Dott.ssa Comisso Irene Laureando: Miani Alen
Correlatore: Dott. Bambi Stefano
ANNO ACCADEMICO 2012 / 2013
1
INDICE
Introduzione pag. 3
CAPITOLO 1 BACKGROUND pag. 4
1.1 Fisiologia dell’umidificazione: anatomia e fisiologia respiratoria pag. 4
1.1.1 Anatomia delle vie aeree pag. 4
1.1.1.1 Anatomia del naso pag. 4
1.1.1.2 Anatomia delle vie aeree inferiori pag. 6
1.1.2 Fisiologia della respirazione pag. 7
1.1.3 Il lavoro respiratorio pag. 8
1.1.4 Umidificazione delle vie respiratorie: fisiologia pag. 9
1.2 Elementi di fisica correlati all’umidificazione pag. 10
1.2.1 Definizione di umidità pag. 10
1.2.2 Definizione di calore pag. 12
1.3 Controllo fisiologico del condizionamento dell’aria inspirata pag. 13
1.3.1 Funzione di umidificazione pag. 13
1.3.2 Funzione di riscaldamento pag. 15
1.3.3 Funzione di protezione delle infezioni pag. 15
1.3.4 Conseguenze di un’inadeguata umidificazione pag. 16
1.3.4.1 Umidificazione insufficiente pag. 16
1.3.4.2 Umidificazione eccessiva pag. 18
1.4 Umidificazione nella ventilazione meccanica e device pag. 19
1.4.1 Metodi di umidificazione artificiale pag. 20
1.4.1.1 Umidificazione riscaldata (HH) pag. 20
1.4.1.2 Scambiatori di calore e umidità (HME) pag. 22
1.4.2 Umidificazione attiva versus passiva: confronto
dell’efficacia tra i due metodi pag. 26
1.4.3 Umidificazione nella ventilazione meccanica non
invasiva pag. 26
1.5 Concetti chiave delle linee guida AARC pag. 28
1.5.1 Indicazioni metodologiche delle linee guida pag. 28
1.5.2 Raccomandazioni delle linee guida pag. 30
2
CAPITOLO 2 MATERIALI E METODI pag. 31
2.1 Tipologia di studio pag. 31
2.2 Unità operative pag. 31
2.3 Obiettivi dello studio pag. 31
2.4 Setting pag. 31
2.5 Popolazione pag. 32
2.6 Variabili pag. 32
2.7 Elaborazione statistica e tipologia di analisi pag. 33
CAPITOLO 3 RISULTATI pag. 34
3.1 Dati relativi a pazienti pag. 34
3.2 Dati relativi agli infermieri pag. 41
CAPITOLO 4 DISCUSSIONE pag. 46
4.1 Limiti dello studio pag. 51
CAPITOLO 5 CONCLUSIONI pag. 52
Bibliografia pag. 54
Allegati:
Allegato 1 Consenso alla partecipazione alla raccolta dati e al
trattamento dei dati pag. 59
Allegato 2 Scheda di raccolta dati pag. 60
3
Introduzione
L’umidificazione dei gas inspirati è una delle funzioni essenziali nella pratica
della ventilazione meccanica in Terapia Intensiva.
L’importanza dell’umidificazione e del suo impatto sulla prognosi, svezzamento,
controllo delle secrezioni bronchiali, scambio dei gas e complicanze correlate alla
ventilazione meccanica, sono ancora poco riconosciute da molti professionisti e
non vi è ancora un ampio consenso ed una standardizzazione sulle modalità di
gestione ed applicazione dei dispositivi di umidificazione.
Il gold standard per l’umidificazione delle vie aeree non è ancora stato identificato
per i diversi scenari clinici dei pazienti in condizioni critiche, ma i significativi
sviluppi della tecnologia nella produzione degli umidificatori attivi o passivi
hanno aperto la strada a future ricerche per stabilire linee guida sull’utilizzo
efficace di tali dispositivi nella ventilazione meccanica.
Le recenti linee guida dell’AARC (American Association for Respiratory Care)
sulla pratica clinica di umidificazione durante la ventilazione meccanica (AARC
Clinical Practice Guideline for Humidification during Mechanical Ventilation [1]),
hanno definito alcune raccomandazioni che potrebbero aiutare i professionisti
nell’applicazione dell’umidificazione al paziente in ventilazione meccanica.
La finalità della tesi è dunque quella di fare un confronto tra le pratiche cliniche
utilizzate presso i reparti di Terapia Intensiva dell’Azienda Ospedaliero
Universitaria - Santa Maria della Misericordia di Udine con le linee guida
dell’AARC.
4
CAPITOLO 1 - BACKGROUND
1.1 - Fisiologia dell’umidificazione: anatomia e fisiologia respiratoria
Il condizionamento dell’aria inspirata e la filtrazione delle particelle con diametro
superiore a 3 micrometri (µm) rappresentano i principali compiti delle vie aeree
superiori riguardo alla funzione respiratoria. In circostanze normali l’aria inspirata
viene riscaldata alla temperatura corporea e acquisisce una umidità relativa del
100% prima di arrivare agli alveoli, prevenendo così danni all’organismo.
1.1.1 - Anatomia delle vie aeree
Il tratto respiratorio è suddiviso in due parti: le vie aeree che portano l’aria e gli
organi preposti allo scambio dei gas, gli alveoli. Le vie aeree, inoltre, possono
essere suddivise in vie aeree superiori, costituite da naso, bocca e faringe, e le vie
aeree inferiori, costituite da laringe, trachea, bronchi, bronchioli. Il confine tra le
vie aeree superiori ed inferiori è rappresentato dalla laringe.
1.1.1.1 - Anatomia del naso
Il naso è, insieme alla bocca, l’organo preposto all’inalazione ed eliminazione
dell’aria durante la respirazione. È diviso dal setto nasale in due vie separate, che
si estendono dalle narici alla parte posteriore. La superficie interna del naso,
grazie alla presenza dei turbinati, viene aumentata ed arriva fino a 100-200 cm2 [2].
La geometria nasale è funzionale alla ripartizione e modulazione della velocità del
flusso aereo per facilitare un rapido trasferimento del calore e dell’umidità dalla
mucosa nasale all’aria. Il flusso turbolento dell’aria rallenta per garantire il
massimo contatto con la mucosa nasale e questo determina un riscaldamento
dell’aria ambientale approssimativamente intorno a 34 °C. Lo stesso meccanismo
umidifica l’aria inspirata portandolo ad una umidità relativa intorno al 100% nelle
vie aeree inferiori [3]. Nel contempo, il contatto dell’aria inspirata con la mucosa
nasale, facilita la deposizione e la cattura delle particelle inalate da parte della
mucosa nasale stessa.
5
La regione vestibolare è costituita da una superficie di epitelio squamoso sottile
ricoperto da vibrisse che fungono da recettori per gli stimoli meccanici e inducono
lo starnuto, quale meccanismo di difesa per l’espulsione delle particelle inalate.
Inoltre la regione vestibolare contiene termorecettori in grado di modificare le
resistenze al flusso: in presenza di aria calda le resistenze diminuiscono ed, al
contrario, in presenza di aria fredda. Nella parte posteriore del naso l’epitelio si
trasforma in epitelio colonnare ciliato.
Le ghiandole della mucosa producono
una secrezione composta da uno strato
a bassa viscosità (fase di sol) ed uno
strato ad alta viscosità (fase di gel) più
superficiale (Fig. 1).
Lo strato sottomucoso tra epitelio e
membrana basale presenta un
importante vascolarizzazione. Le
arterie e le arteriole presentano
un’innervazione adrenergica. I
capillari confluiscono nelle vene
sinusoidi o nel plesso cavernoso.
La regolazione della perfusione della mucosa è importante per il condizionamento
dell’aria inspirata. La vasocostrizione delle arterie, indotta da un impulso
simpatico o dall’applicazione locale di farmaci simpatico-mimetici, comporta una
riduzione della perfusione alla mucosa e di conseguenza la capacità della mucosa
stessa di condizionare l’aria. Al contrario, un aumento della perfusione con edema
della mucosa, può comportare un aumento delle resistenze nel naso inducendo una
respirazione preferenzialmente orale che rappresenta un ostacolo al
condizionamento dell’aria inspirata. Inoltre, infezioni ed infiammazioni della
mucosa, la ventilazione con pressioni positive continue (CPAP) o la ventilazione
non invasiva (NIV) attraverso una maschera nasale, possono causare edema della
mucosa e di conseguenza ridurre la capacità di condizionamento dell’aria
inspirata.
Fig. 1 - Sistema di trasporto mucociliare http://www.fphcare.com/respiratory/adult-and-pediatric-care/respiratory-care-continuum/humidity-is-vital/
6
La mucosa nasale riscalda ed umidifica i gas durante l’inspirazione e raffredda e
trattiene acqua dai gas durante l’espirazione. Nei confronti dell’aria inspirata
svolge fondamentalmente tre funzioni: umidificante (l’acqua contenuta nel muco
secreto evaporando umidifica l’aria che viene inspirata), termica (il calore emesso
dalla tunica sottomucosa fortemente vascolarizzata riscalda l’aria al suo
passaggio), depuratrice e di difesa (il secreto emesso dalla mucosa e dalle ciglia
vibratili arresta i corpuscoli più grossolani contenuti nell’aria, > 3 µm, il materiale
viene quindi eliminato dal movimento delle ciglia). Il muco secreto svolge anche
un effetto barriera nei confronti di batteri e virus infatti contiene enzimi
proteolitici, che attaccano ed alterano la membrana batterica, interferone, che
svolge attività antagonista ai virus, e linfociti macrofagi che aumentano nel caso
di risposte immunitarie.
Non esistono dati precisi in merito alla capacità di condizionamento, dell’aria
inspirata, durante la respirazione orale (es. grave dispnea); infatti la mucosa della
cavità orale e della faringe ha una capacità di umidificazione e riscaldamento
molto inferiore al naso a causa della superficie di contatto inferiore e della portata
d’aria maggiore.
1.1.1.2 - Anatomia delle vie aeree inferiori
La trachea costituisce la porzione delle vie aeree che connette la laringe con
l’albero bronchiale dal quale si diramano i due bronchi principali. Nell’adulto la
trachea ha una lunghezza complessiva di circa 10-12 cm e un diametro di circa 2-
3 cm. La sua struttura anatomica è costituita da componenti cartilaginee,
muscolari e mucose; queste ultime sono rivolte verso la cavità interna e sono
dotate di epitelio cigliato muco-secernente. La struttura cartilaginea è costituita da
semianelli rigidi a forma di C che si aprono posteriormente, grazie ai quali la
trachea risulta rigida allo schiacciamento trasversale, mentre può più agevolmente
muoversi in senso longitudinale. Questo tipo di struttura cartilaginea, ad anelli
incompleti, caratterizza anche i bronchi nella loro porzione extrapolmonare,
mentre dall’entrata nel parenchima polmonare in avanti gli anelli cartilaginei
risultano completi per garantire il mantenimento del calibro durante il ritorno
elastico del polmone.
7
1.1.2 - Fisiologia della respirazione
La ventilazione polmonare è un processo ciclico (ciclo respiratorio), con il quale
avviene l’ingresso dell’aria nei polmoni (inspirazione) e la successiva fuoriuscita
(espirazione). Questo movimento aereo si verifica mediante variazioni cicliche di
pressione e volume che si articolano in fasi sequenziali: fase inspiratoria,
determinata dall’attività contrattile dei muscoli respiratori, che si conclude con
una breve pausa teleinspiratoria; fase espiratoria, che avviene passivamente grazie
all’elasticità del sistema toraco-polmonare e che si conclude con una pausa
teleespiratoria, più ampia durante la quale non si ha alcun movimento di gas.
La respirazione è il processo per il quale si scambiano ossigeno e anidride
carbonica tra i nostri tessuti e l'ambiente esterno. Lo scambio dei gas respiratori
attraverso la membrana alveolo-capillare, è determinato da due processi distinti e
interconnessi che si verificano sui due versanti della membrana, rispettivamente il
versante alveolare (ventilazione polmonare) e quello vascolare (perfusione
polmonare).
La ventilazione polmonare totale (VPt), cioè il volume di aria che entra ed esce dai
polmoni in un minuto (volume/minuto), corrisponde al volume di aria mobilizzato
con un atto respiratorio (Volume Corrente o VC e Tidal Volume o TV) per la
frequenza respiratoria (FR)
FRVV CPt ⋅=
Nel soggetto adulto
normale questo
volume è di circa 6
L/minuto (calcolato
per una FR di 12 atti
al minuto con un VC
di 500 ml per atto
respiratorio).
Non tutta l’aria
mobilizzata in un
atto respiratorio
partecipa agli Fig. 2 - Volumi e capacità polmonari Shier D, Butler J, Lewis R. Hole’s human anatomy and physiology. 2004
8
scambi gassosi alveolari tra aria e sangue, infatti una quota di essa rimane nelle
vie aeree di conduzione (vie aeree superiori, trachea e bronchi fino alla penultima
generazione) senza raggiungere la zona di scambio gassoso, questa quota
costituisce lo spazio morto anatomico, di circa 175 ml. Ai fini dello scambio
gassoso è particolarmente importante il concetto di ventilazione polmonare
alveolare (VPA, di circa 350-400 ml per atto respiratorio), ossia il volume d’aria
per minuto che entra o esce dagli alveoli e partecipa effettivamente agli scambi
gassosi.
La valutazione dell’efficacia della ventilazione si effettua calcolando anche altri
volumi polmonari, la cui somma di due o più viene detta capacità (Fig. 2).
1.1.3 - Il lavoro respiratorio
Nella respirazione spontanea durante l’inspirazione è indispensabile una riduzione
della pressione negativa intratoracica (valori che oscillano da -5 cmH2O alla fine
dell’espirazione a -8 cmH2O alla fine dell’inspirazione) per creare la differenza di
pressione che permette al flusso di aria di arrivare dalla bocca agli alveoli e, di
conseguenza, permettendo l’ingresso dell’ossigeno e l’eliminazione dell’anidride
carbonica.
Il lavoro respiratorio, garantito dai muscoli respiratori, deve superare le proprietà
resistive e le proprietà elastiche delle vie aeree, del polmone e della gabbia
toracica. Il diaframma costituisce il principale muscolo respiratorio. A riposo ed
in condizioni fisiologiche, l’espirazione avviene passivamente attraverso il ritorno
elastico del polmone e della gabbia toracica al volume di partenza prima
dell’inspirazione (CFR - capacità funzionale residua).
Le proprietà elastiche del polmone sono determinate dalla compliance (C) e dal
volume corrente (o tidal volume) secondo l’equazione
CVP Cel =
dove Pel è la pressione necessaria per superare le proprietà elastiche durante la
respirazione spontanea.
Le proprietà resistive del polmone (Pres) sono determinate dal flusso (V’) e dalla
resistenza delle vie aeree (R) descritte nell’equazione
R VPres ⋅′=
9
Il lavoro respiratorio viene effettuato attivamente dalla persona durante la
respirazione spontanea, quando efficace (ventilazione spontanea), supportato da
un ventilatore, quando parzialmente efficace (ventilazione assistita), oppure
totalmente sostituito dal ventilatore, quando inefficace (ventilazione controllata).
1.1.4 - Umidificazione delle vie respiratorie: fisiologia
La prevenzione della disidratazione cellulare è un requisito omeostatico primario
dell'uomo che viene mantenuto attraverso meccanismi complessi in grado di
conservare l'equilibrio complessivo dei fluidi. La pelle e le mucose sono
relativamente impermeabili all'umidità ed in grado di ridurre la perdita di acqua
per evaporazione e conseguente raffreddamento. In alcune condizioni, ad esempio
in presenza di gravi ustioni o patologie a carico dei polmoni e durante le
procedure chirurgiche, si assiste ad un’alterazione di questo meccanismo di difesa.
In queste condizioni, quindi, è di fondamentale importanza contenere le perdite di
acqua per evaporazione e la conseguente perdita di calore che possono addirittura
porre a rischio la vita del paziente.
L’umidità svolge un ruolo determinante per il mantenimento del benessere anche
delle nostre vie respiratorie. Queste, infatti,
condizionano naturalmente l’aria inspirata
ad una temperatura ed umidità tali da
consentire il mantenimento dell’equilibrio
fisiologico nelle vie aeree. Quando questa
omeostasi viene interrotta da una condizione
patologica o da interventi terapeutici, è
necessario simulare tale funzione attraverso
dispositivi che riproducano le naturali
condizioni di temperatura e di umidità del
sistema respiratorio sano. Tali interventi
garantiscono la prevenzione dei danni al
sistema respiratorio e il miglioramento degli
esiti per i pazienti.
Fig. 3 - Bypass delle vie aeree http://www.fphcare.co.nz/files/documents/product-documents/gen_adu_restoring-natural-balance_en_185045716_b/
10
La corretta umidificazione dell’aria inspirata è una delle funzioni indispensabili
per i pazienti in ventilazione meccanica. Infatti, in questi pazienti, le vie aeree
superiori, vengono by-passate dalla presenza di una via aerea artificiale (Fig. 3).
Se il gas erogato che entra nelle vie aeree è anidro si assiste ad una disidratazione
delle secrezioni, una diminuzione dell’attività ciliare, una riduzione della
funzionalità polmonare e dell'attività tensioattiva alveolare, con un aumento del
rischio di atelettasia ed ipossiemia. Ciascuno di questi problemi può
rappresentare, nel paziente in ventilazione invasiva, un ostacolo al processo di
weaning e, di conseguenza, può prolungare la degenza [4].
Nei pazienti intubati per via oro-naso-tracheale o tracheostomica per prevenire i
danni da inappropriato condizionamento, il gas inspirato dovrebbe mantenere una
umidità assoluta tra 33 e 44 mgH2O/L e una temperatura dai 34 ai 41 °C con una
umidità relativa del 100% [1]. Tali limiti dovrebbero essere costantemente
conservati nel tempo attraverso un monitoraggio adeguato per evitare i danni
conseguenti sia ad un eccesso che un difetto di esposizione.
Nella ventilazione meccanica non invasiva (NIV), dove vengono mantenute le
funzioni fisiologiche delle prime vie aeree, l’umidificazione è una pratica ancora
poco approfondita che necessita di ulteriori studi per definire evidenze che ne
supportino l’uso standardizzato. Sono però stati dimostrati i benefici
dell’umidificazione durante la NIV che riguardano soprattutto il comfort del
paziente [5].
1.2 - Elementi di fisica correlati all’umidificazione
1. 2.1 - Definizione di umidità
L’acqua in natura si presenta, in base ai vari range di pressione e temperatura, in
tre fasi: solida, liquida e gassosa. Il vapore è la fase gassosa di una sostanza che
normalmente è liquida a temperatura e pressione ambientale.
L’umidità rappresenta la quantità di vapore acqueo contenuto in uno specifico gas,
nel nostro caso, nell’aria inspirata. Il contenuto di vapore acqueo dipende dalla
11
temperatura, con valori assoluti elevati ad elevate temperature. Essa può essere
espressa in vari modi [6]:
Umidità assoluta (Fig. 4) - è la
massa di acqua in un volume di
gas corrispondente alla quantità
di vapore acqueo in grammi
contenuta in un metro cubo
d'aria. (mgH2O/L, gH2O/m3).
L’umidità assoluta varia con la
pressione ambientale; a 37 °C
l’umidità assoluta del gas
completamente saturo è di 44
mgH2O/L. Più l'aria è calda,
maggiore è la quantità di acqua,
in grammi, che essa può contenere.
Umidità relativa (Fig. 5) - è la
quantità di vapore acqueo
presente in un gas espressa in
percentuale della capacità di
saturazione. Essa corrisponde
al rapporto tra la tensione di
vapore effettiva e la tensione
massima moltiplicato per 100.
L’umidità relativa varia con la
temperatura e la pressione.
Fig. 4 - Umidità assoluta http://www.fphcare.com/respiratory/adult-and-pediatric-care/respiratory-care-continuum/humidity-defined
Fig. 5 - Umidità relativa http://www.fphcare.com/respiratory/adult-and-pediatric-care/respiratory-care-continuum/humidity-defined
12
Pressione di vapore saturo (SVP) - è la pressione parziale del vapore superiore
allo stato liquido in equilibrio, e dipende dal tipo di liquido e dalla sua
temperatura.
Se un liquido volatile viene
introdotto in un contenitore
chiuso, la pressione nel
contenitore aumenterà in
proporzione alla pressione
parziale del vapore. La SVP di
acqua a 37 °C all’interno delle
vie respiratorie è di 47 mmHg e
contiene 44 mgH2O/L, mentre a
temperatura ambiente (20 °C) è
di 20 mmHg e contiene solo 18 mgH2O/L (Fig. 6).
1.2.2 - Definizione di calore
Il calore è una forma di energia che può essere trasferita da un oggetto più caldo a
uno più freddo ed è correlato all'energia cinetica di vibrazione delle molecole. Le
sue unità di misura sono i Joule [J].
La produzione di calore corporea totale è circa 80 Watt (cioè Joule al secondo) per
una persona media. Questa produzione può essere espressa come 288 kJ/hr, 7000
kJ/giorno, o altrimenti 1700 kcal/giorno. Il brivido può aumentare fino a quattro
volte la produzione di calore.
Il calore specifico è la quantità di calore necessaria per innalzare la temperatura di
1 Kg di una sostanza di un grado Kelvin (°K), la stessa di un grado centigrado
(°C), le unità di misura sono KKg
J
°⋅. Il calore specifico dell'acqua è 4,18 KJ per
Kg per °C, ma è spesso scritto come 1 Kcal.
La capacità termica si riferisce alla quantità di calore necessaria per innalzare la
temperatura di un oggetto di un grado centigrado. Per un paziente di 70 Kg questa
è circa 245 KJ per °C. Poiché la produzione di calore basale è di circa 280 KJ/hr
Fig. 6 - Curva di rapporto tra SVP, temperatura e umidità assoluta. http://www.anaesthesia.med.usyd.edu.au/resources/lectures/humidity_clt/humidity.html
13
ci vuole un po' meno di 1 ora per innalzare passivamente la temperatura interna
del paziente di 1 °C.
Il calore specifico latente di evaporazione è il calore necessario per convertire 1
Kg di un liquido al suo vapore ad una data temperatura.
Il consumo di energia per riscaldare l’aria inspirata da 20 °C a 37 °C può essere
calcolata attraverso questa formula:
Ventilazione x Calore specifico dell’aria x aumento temperatura =
=°⋅
°⋅⋅= Watto
hr
KJo
JouleC
Clitro
Joulelitro38,26,8
min8,142172,1
min7
Quindi in condizioni fisiologiche per riscaldare l'aria inspirata da 20 °C a 37 °C è
necessario circa il 3% della normale produzione di calore del corpo e questo
comporta una riduzione della temperatura corporea di circa 0.035 °C per ora.
Nel caso dell’inspirazione di gas completamente anidri l’energia necessaria per
riscaldarli ed umidificarli potrebbe arrivare fino all’11,3% (circa 0,132 °C per
ora), con conseguente eccessivo consumo di calore e rischio di ipotermia.
1.3 - Controllo fisiologico del condizionamento dell’aria inspirata
Il riscaldamento e l’umidificazione sono funzioni fondamentali delle vie aeree
superiori. Se questo meccanismo fisiologico fallisce si possono avere conseguenze
negative sulla clearance mucociliare e provocare danni all’epitelio ciliato,
ispessimento delle secrezioni nelle vie aeree inferiori con gravi conseguenze per la
salute.
1.3.1 - Funzione di umidificazione
Lo strato mucoso nasale (Fig. 7) mantiene l’umidificazione ottimale dalle vie
aeree attraverso le ghiandole mucose, il trasudato di fluidi dalle cellule epiteliali e
dalla condensazione dell’umidità espirata. Anche la mucosa che tappezza i seni
paranasali, la trachea ed i bronchi supportando il riscaldamento e l’umidificazione
ma in modo meno significativo.
14
L’aria inspirata viene
riscaldata (per convezione) e
raccoglie il vapore acqueo
dallo strato mucoso (per
evaporazione) raffreddando
la superficie mucosa. Durante
l’espirazione, il gas espirato
trasferisce il calore alla
trachea e alla mucosa nasale
per convezione. Quando il
gas si raffredda trattiene
meno vapore acqueo. Durante l’espirazione avviene la condensazione sulla
superficie mucosa e l’acqua viene riassorbita dalla mucosa stessa (reidratazione).
L’umidità originata a livello della mucosa nasale e faringo-tracheale va dai 36
mgH2O/L ai 40 mgH2O/L e l’umidità ottimale raggiunta al di sotto della
biforcazione bronchiale è di 44 mgH2O/L (100% di umidità relativa, a 37 °C) [1]
che rappresenta la condizione ideale di temperatura, pressione, saturazione di
vapore acqueo e di umidità relativa. Il punto di saturazione isotermico (isothermic
saturation boundary - ISB) [7] (Fig. 8), normalmente collocato 5 cm al di sotto
della biforcazione tracheale, è il punto dove l’aria raggiunge una temperatura di
37 °C, una umidità relativa del
100% che corrisponde ad una
umidità assoluta di 44
mgH2O/L[8]. La posizione del
confine isotermico può variare
e spostarsi più in basso a causa
di numerosi fattori: la
respirazione orale in ambiente
freddo e asciutto, l’aumento del
volume minuto, la ventilazione
con gas anidri e il by-pass delle
vie aeree superiori.
Fig. 8 - Punto di saturazione isotermico (ISB) From Fink J: Humidity and aerosol therapy. In Cairo J, Pilbeam S, editors: Mosby’s respiratory equipment, ed 8, St. Louis, 2010, Mosby
Fig. 7 - Mucosa delle vie respiratorie http://en.wikipedia.org/wiki/File:Blausen_0766_RespiratoryEpithelium.png
15
Durante la fase espiratoria fisiologica si ha una normale emissione di umidità
(contenuto di acqua di circa 34 mgH2O/L nell’aria espirata) della quale una buona
parte viene recuperata e trattenuta dalla mucosa delle vie aeree. Fisiologicamente,
la quota calcolata di perdita di acqua sotto forma di vapore saturo nei gas espirati
è di circa 250 ml al giorno.
1.3.2 - Funzione di riscaldamento
L’altra funzione indispensabile delle vie aeree è il riscaldamento dell’aria
inspirata. Nel naso avviene la principale variazione termica. La temperatura della
mucosa nasale è tra i 30 °C e 36,6 °C [9] in base al metodo di misura, alla sede ed
alla fase del ciclo respiratorio. Il grado di riscaldamento dell’aria inspirata dipende
direttamente dalla temperatura dell’aria ambiente. Il tempo di contatto dell’aria
inspirata con la mucosa nasale sembra essere sufficientemente lungo per
consentire un trasferimento di calore per convezione ed irraggiamento dalla parete
nasale all’aria.
La mucosa delle prime vie aeree ha un’importante ruolo nel riscaldamento
dell’aria inspirata grazie alla sua capacità di modulare la perfusione di sangue per
compensare la perdita di calore durante l’inspirazione ed evitare danni alla
clearance mucociliare, che è dipendente dalla temperatura.
La temperatura dell’aria inspirata quando oltrepassa il naso e di circa 34 °C e
subisce un ulteriore aumento nelle vie aeree inferiori, per cui l’aria che entra negli
alveoli ha già raggiunto la temperatura corporea ed è satura di umidità al 100%.
Durante l’espirazione il calore viene parzialmente conservato dalla condensazione
del vapore acqueo sulla mucosa a causa delle grandi differenze di temperatura
principalmente nelle cavità nasali. L’aria viene espirata a una temperatura di circa
32 °C.
1.3.3 - Funzione di protezione dalle infezioni
Una ulteriore importante funzione delle vie aeree superiori è costituita dalla sua
capacità di proteggere l’organismo dalle infezioni. Infatti il muco che riveste le
vie aeree superiori fornisce un'attività antibatterica per intrappolare le particelle di
pulviscolo e le gocce di liquido inspirate che possono veicolare batteri e virus. La
16
conformazione delle cavità nasali e la zona faringo-laringea contribuisce
all’efficace protezione delle vie respiratorie inferiori.
L’avvio della ventilazione meccanica invasiva crea un by-pass della prima
barriera difensiva fisiologica dall’ingresso dei microrganismi. Il risultato è che
cariche microbiche significative possono raggiungere le vie aeree inferiori.
Diversi studi che hanno valutato le fonti di contaminazione microbiologica hanno
dimostrato che i principali responsabili sono i dispositivi di ventilazione
meccanica (tubi, valvole, raccordi e camere di condensazione), utilizzati durante
la ventilazione [10].
Da questo si comprende l’importanza dell’adozione di sistemi barriera o
metodiche che evitino la contaminazione batterica e virale soprattutto durante la
ventilazione invasiva per contenere e limitare la propagazione delle infezioni
nosocomiali.
1.3.4 - Conseguenze di una inadeguata umidificazione
Una esposizione a livelli di umidità inferiori a 25 mgH2O/L per un’ora o a 30
mgH2O/L per 24 ore è stata correlata ad una disfunzione della mucosa delle vie
aeree, per questo nei pazienti con una via aerea artificiale viene raccomandato un
minimo di 33 mgH2O/L di umidità relativa [1] (Fig. 9).
1.3.4.1 - Umidificazione insufficiente
Una ventilazione con gas secco provoca modifiche nella fisiologia della
respirazione. L'entità di tali cambiamenti è correlata al grado di umidificazione dei
Fig. 9 – Effetti di una inadeguata umidificazione sulla funzionalità mucosa. From Williams et al (1996) - http://www.fphcare.co.nz/files/documents/product-documents/gen_adu_restoring-natural-balance_en_185045716_b/
17
gas inspirati [11], e possono essere classificati come derivanti da perdita di calore,
perdita di umidità o di meccanica polmonare alterati.
L'epitelio tracheale e bronchiale è ricoperto da uno strato di muco che lubrifica e
protegge le vie respiratorie da polvere o materiale solido depositati dall’aria
ispirata. Il continuo movimento dell’epitelio ciliato di rivestimento della
superficie tracheale spinge il muco verso l'alto superando la laringe e la glottide. Il
gradiente di umidità generata dall'inalazione di gas secchi favorisce l'evaporazione
dell'acqua dal muco. Questo provoca una disidratazione dello strato superficiale
del muco viscoso e, in casi estremi, trasforma il muco in uno strato incrostato che
copre la superficie epiteliale.
Perdita di umidità e calore
Durante la ventilazione con gas anidro vi è una considerevole perdita di umidità
dal tratto respiratorio che comporta non solo la perdita di calore, ma anche un
notevole calo di peso corporeo a causa della disidratazione. Una perdita di peso
del 2% è stato riportato nel coniglio in seguito 6 ore di ventilazione con gas
asciutto [11].
La disidratazione del tratto respiratorio causa un danno epiteliale, in particolare
nella trachea e nei bronchi superiori. Da alcuni studi eseguiti in passato il grado di
danno istologico sembra essere direttamente proporzionale alla durata della
ventilazione con gas anidri [12].
Dalla letteratura sono state riportate diverse tipologie di lesioni istologiche:
distruzione di ciglia e danni alla mucosa ghiandolare; disorganizzazione e
appiattimento dell’epitelio e della membrana basale; degenerazione citoplasmatica
e nucleare; desquamazione delle cellule; ulcerazioni della mucosa ed iperemia
reattiva a seguito dei danni. Il risultato più importante di questi cambiamenti sono
la compromissione della clearance mucociliare che porta alla ritenzione
dell’espettorato con ridotta elasticità dei tessuti, collasso dei bronchioli, edema
della mucosa ed atelettasia. Inoltre le principali alterazioni riportate sono: il
discomfort del paziente, l’aumentata viscosità delle secrezioni, sanguinamento, un
aumento delle resistenze, la compromissione delle difese naturali (aumento del
rischio infettivo), occlusione del tubo tracheale [11].
18
Il recupero sia della struttura che della funzionalità è inversamente proporzionale
alla durata della ventilazione con gas secco [12]; la riparazione dei danni
all’epitelio ciliare richiede 2-3 giorni, mentre la riparazione di lesioni epiteliali
maggiori richiedono 2-3 settimane [13].
Lo spostamento verso il basso del ISB durante la ventilazione con gas anidri altera
la meccanica polmonare, causando ipossiemia. Vi è una riduzione della capacità
residua funzionale e della compliance polmonare, una differenza nella
distribuzione alveolare dell’ossigeno, necessaria per sopperire alla difficoltà di
alcune zone di essere ventilate rispetto ad altre che vengono invece iperventilate
(shunt intrapolmonari) [14].
1.3.4.2 - Umidificazione eccessiva
L'eccessiva umidificazione artificiale dei gas ispirati può anch’essa produrre una
situazione non fisiologica. L’equilibrio dinamico dello scambio di calore e
umidità nelle vie aeree superiori viene sostituito da un ambiente che determina
una eccessiva umidificazione e riscaldamento del corpo.
L’eccessivo calore provocato da un riscaldamento artificiale può provocare
ipertermia ed ustione della mucosa con il rischio di edema polmonare e
formazione di stenosi. L’eccessiva umidità comporta uno squilibrio del bilancio
idrico. La quota di perspiratio insensibile viene considerevolmente ridotta e può
causare un sovraccarico emodinamico da eccessiva ritenzione idrica [11].
I principali cambiamenti determinati da una eccessiva umidificazione sono:
degenerazione e adesione delle ciglia nei bronchi secondari e periferici,
irregolarità nella dispersione del muco, ed aumento del volume delle secrezioni
con rischio di atelettasia.
L’umidificazione eccessiva porta ad una diminuzione della capacità funzionale
residua e della compliance polmonare, con ipossiemia arteriosa. Questi
cambiamenti riflettono la ridotta funzione a causa di atelettasia e shunt
intrapolmonare.
19
1.4 - Umidificazione nella ventilazione meccanica e device
Le vie aeree superiori mantengono fisiologicamente una efficace umidificazione e
riscaldamento dell’aria inspirata, questo processo viene compromesso dal by-pass
delle prime vie aeree. I dispositivi usati in questo caso possono essere sia tubi
endotracheali che cannule tracheostomiche, entrambi consentono l’accesso diretto
alla trachea.
Con la somministrazione di un flusso di gas freddo e anidro l’ISB viene spostato
più in basso nella via respiratoria [15]. Il risultato è una grave perdita di calore ed
umidità della mucosa [16] ed una compromissione della clearance mucociliare. La
compromissione della capacità della mucosa ciliata di detergere l’albero
respiratorio dalle secrezioni, ne causa un ristagno e determina un ambiente ideale
per la colonizzazione batterica, predisponendo il paziente alle infezioni
(ventilator-associated pneumonia – VAP) [17].
Una inadeguata umidificazione e riscaldamento può anche comportare un
essiccamento delle secrezioni e causare l’atelettasia che, a sua volta, può ridurre la
CFR, ridurre la compliance polmonare e compromettere gravemente lo scambio
dei gas [18].
L’umidificazione artificiale è, di conseguenza un aspetto essenziale nella cura del
paziente in ventilazione meccanica soprattutto in presenza di una via aerea
artificiale [19]. Una appropriata umidificazione dell’aria inspirata durante la
ventilazione meccanica rappresenta lo standard in tutto il mondo. Nonostante sia
ormai chiara l’importanza dell’umidificazione dei gas sugli outcome dei pazienti,
esiste ancora una notevole confusione tra i professionisti della salute su quale sia
una ottimale umidità e con cosa si possa ottenere [20].
Per prevenire gli effetti negativi correlati al by-pass delle vie aeree ed alla
somministrazione di gas privi di vapore acqueo e temperatura non ottimale, è
assolutamente necessaria una integrazione di calore ed umidità all’aria inspirata. Il
condizionamento delle vie aeree attraverso i sistemi passivi (Heat and Moisture
Exchange - HME) o attivi (Heated Humidifiers - HH) dovrebbe iniziare
immediatamente dopo l’avvio della ventilazione meccanica invasiva [21].
20
1.4.1 - Metodi di umidificazione artificiale
L’umidificazione artificiale si può distinguere in attiva e passiva [18];
l’umidificazione attiva si ottiene utilizzando umidificatori ad acqua riscaldata
(HH), in cui i gas passano attraverso un sistema che fa loro incamerare vapore
acqueo, mentre l’umidificazione passiva è ottenuta con filtri scambiatori di
umidità e calore (HME).
Quando viene applicata una umidificazione attiva ad un paziente in ventilazione
invasiva, viene raccomandato che il dispositivo utilizzato per umidificare
garantisca un livello di umidità tra i 33 mgH2O/L e i 44 mgH2O/L e una
temperatura dei gas tra i 34 °C e i 41 °C con una RH del 100% per evitare di
asciugare le secrezioni nelle vie aeree artificiali [1].
Quando viene applicata una umidificazione passiva, viene raccomandato un
dispositivo che garantisca un grado di umidità minimo di 30 mgH2O/L.
1.4.1.1 - Umidificazione riscaldata (HH)
L’umidificazione riscaldata è un’umidificazione attiva che aggiunge vapore
acqueo e calore all’aria inspirata attraverso un sistema che regola la temperatura
in un reservoir di acqua. È la tecnica di umidificazione tradizionalmente utilizzata.
Gli HH sono generalmente connessi al circuito inspiratorio del paziente e
controllati da un microprocessore che, attraverso dei sensori, apporta i necessari
correttivi per mantenere l’umidificazione e la temperatura impostate. Se uno o più
parametri escono dal range impostato si attiva un sistema di allarme, quando
presente, per segnalare il problema.
Gli HH (Fig. 10) consistono generalmente in una fonte di calore, una camera
d'acqua o di umidificazione riempita con acqua sterile, una unità di controllo della
temperatura ed una interfaccia gas/liquido [18].
La camera di umidificazione è di solito posta sulla piastra riscaldante che
favorisce la produzione di vapore acqueo. Il gas secco, che attraversa la camera di
umidificazione, raccoglie il vapore d'acqua grazie alla grande superficie di
contatto.
21
Il livello dell'acqua nella camera di umidificazione può essere mantenuta
manualmente (rabboccamento al bisogno aprendo la camera di umidificazione)
oppure utilizzando un sistema automatico di alimentazione con una valvola a
galleggiante integrato che regola e mantiene costante il livello dell'acqua. Con i
metodi manuali è più facile la contaminazione della camera ed è possibile un
riempimento eccessivo.
Un’unità di controllo regola la temperatura del gas che fluisce attraverso il
circuito di ventilazione, e garantisce una temperatura di 34 ± 2 °C ed un’umidità
assoluta minima di 33 mgH2O/L come previsto dalle linee guida AARC [1]. Un
sistema di umidificazione riscaldato può essere utilizzato sia con un circuito
normale che con un circuito a filo riscaldato [15].
Con gli HH, il gas umidificato passando attraverso il circuito, si raffredda e causa
un deposito di acqua all'interno del circuito stesso (condensa). Per evitare questo
problema il gas nell’umidificatore può essere riscaldato oltre i 37 °C, ma questo
potrebbe aumentare il rischio di danno termico al paziente. Con l’utilizzo del
circuito a filo riscaldato si riduce la necessità di surriscaldare il gas nella camera
di umidificazione e, di conseguenza, si riduce la formazione di condensa nel
circuito. Lo scopo del filo riscaldato è di mantenere o aumentare la temperatura
Fig. 10 – Umidificatore attivo (HH) Da Manuale per l’utente dell’umidificatore a camera d’acqua riscaldata ConchaTherm® Neptune™
22
del gas pari o superiore al punto di rugiada (il punto in cui l'acqua condensa),
eliminando quindi la condensazione dell'acqua [22].
Vantaggi e svantaggi
L’umidificazione riscaldata ha dimostrato una migliore umidificazione del gas
rispetto agli scambiatori di umidità, anche se non ci sono prove che dimostrino un
miglior risultato clinico [22] [23]. Un comune svantaggio attribuito
all’umidificazione riscaldata è la formazione della condensa nei circuiti respiratori [24], aumentando così il rischio di colonizzazione batterica all'interno del circuito [25], il rischio di accidentale deflusso dell’acqua di condensa verso le vie aeree e
asincronie ventilatorie legate all’accumulo di condensa nel circuito [1]. Utilizzando
un circuito respiratorio a filo riscaldato si può ridurre la formazione di condensa [26], ma finora non sono stati documentati studi che ne comprovino il vantaggio
rispetto ai circuiti senza filo riscaldato [27].
L’umidificazione riscaldata presenta altri svantaggi tra cui gli alti costi di
manutenzione, un maggiore carico di lavoro per gli infermieri ed il rischio di
occlusione del tubo endotracheale o della tracheostomia a causa di impostazioni
non corrette della temperatura [28]. Altri svantaggi includono i rischi elettrici,
potenziali ustioni al personale sanitario causate dagli elementi riscaldanti, una
eccessiva o inefficace umidificazione dei gas e lesioni da ustione [18]. Inoltre, visto
i numerosi componenti del circuito di ventilazione, viene aumentato il rischio di
disconnessione causato dal peso e dall’ingombro dei componenti stessi.
Infine, una eccessiva umidità nel circuito respiratorio prossimale potrebbe
interferire con altri dispositivi quali gli analizzatori di CO2 [29].
1.4.1.2 - Scambiatori di calore e umidità (HME)
Gli HME descritti già intorno al 1950, hanno avuto un considerevole sviluppo
nelle tecniche di produzione e nella loro efficacia [30]. Gli HME sono dispositivi
che imitano la funzione delle vie aeree superiori, infatti il principio di base di
questi devices sta nella loro capacità di trattenere l’umidità ed il calore dai gas
durante l’espirazione e successivamente restituirli durante l’inspirazione [31].
Questa funzione passiva può essere ottenuta attraverso diversi meccanismi.
23
Gli HME sono comunemente usati in combinazione ad un filtro antimicrobico.
Esistono tre ragioni per il loro utilizzo: scaldare ed umidificare le vie aeree del
paziente e proteggere il
paziente dalla
contaminazione e prevenire
la contaminazione del
circuito e del ventilatore.
Lo scambiatore di calore ed
umidità viene interposto tra
il catetere mount fissato al
tubo endotracheale del
paziente ed il connettore ad
“Y” del circuito ventilatorio
(Fig. 11).
Gli HME sono dispositivi monouso racchiusi in un contenitore plastico con
connettori standard da 15 e 22 mm [32]. Il materiale filtrante (fibra di ceramica,
alluminio ondulato o carta, cellulosa, schiuma di poliuretano metallizzato o fibre
di acciaio inossidabile), racchiuso nel contenitore plastico, è “a fisarmonica” e
presenta fori la cui dimensione è inferiore di 0.2 µm in grado di intrappolare il
99.9% dei batteri. Sono leggeri, efficienti e monouso per singolo paziente. In
commercio sono disponibili due tipi di HME: idrofobici ed igroscopici.
Gli HME a membrana idrofobica sono composti da elementi in fibra di ceramica
con piccoli pori. Il gradiente di temperatura viene ottenuto grazie alla bassa
conduttività termica della membrana idrofobica e alla sua ampia superficie. Il
vantaggio di questo device è quello di permettere il passaggio di vapore acqueo
ma non dei liquidi; tuttavia, la sua performance è compromessa in caso di
temperature ambientali elevate. [26]
Gli HME a membrana igroscopica sono invece composti da una membrana di
lana, di schiuma o di carta, rivestiti con sostanze chimiche che trattengono
l’umidità. La membrana può essere impregnata con una sostanza battericida.
Questi sono più efficienti degli HME con membrana idrofobica, soprattutto
quando si aumenta il volume corrente.
Fig. 11 – Filtro HME con Catetere Mount From: http://www.deasnet.it/it/product-catalogue/filters-and-hmes/
24
La maggior parte degli scambiatori di calore e umidità forniscono un’umidità tra i
22 e i 34 mgH2O/L [22]. Pazienti ventilati meccanicamente con secrezioni normali,
per mantenere una funzione mucociliare fisiologica, necessitano di una umidità
assoluta minima di 26 mgH2O/L [33].
L’efficienza degli HME come sistemi umidificanti e riscaldanti, cambia in
relazione di alcuni fattori quali: il volume corrente, il tempo inspiratorio, la
frequenza respiratoria e la temperatura [34]. In uno studio che ha confrontato 48
diversi HME [35] è stato dimostrato che solo il 37% segue gli standard dell’AARC
e ISO garantendo valori > 30 mgH2O/L, mentre il 25% garantisce meno di 25
mgH2O/L.
Nella ventilazione meccanica questi devices vengono spesso utilizzati solo per
brevi periodi (< 96 h e durante il trasporto [1]) e, ad oggi, in letteratura non c’è
accordo su quando sostituirli per mantenere comunque un profilo di sicurezza ed
efficacia. Alcuni studi raccomandano che gli HME possono essere utilizzati con
sicurezza per tre giorni [36], mentre altri raccomandano la loro sostituzione dopo
sette giorni [37]. Tuttavia, le linee guida sulla prevenzione della polmonite
acquisita in ospedale suggeriscono che gli scambiatori di calore e umidità non
devono essere sostituiti di routine ma
consigliano ai professionisti di seguire le
indicazioni dei costruttori per un ottimale
utilizzo e sostituzione del device [38].
In alcuni contesti viene utilizzato un nuovo
sistema di scambiatore di calore ed umidità:
l’HME Booster® (Fig. 12). Questo sistema è
un esempio di HME attivo infatti è costituito
da una membrana idrofobica (strato di Gore-
tex e alluminio), un sistema di infusione di
acqua attivo ed un elemento riscaldante. La
sua funzione è simile al sistema tradizionale
di umidificazione riscaldata. La sua
applicazione può migliorare la gestione delle vie aeree garantendo una soluzione
ideale che offre i vantaggi del sistema HME, semplicità e costi inferiori, ma nel
Fig. 12 – Filtro HME Booster® con Catetere Mount From:http://www.medisize.com/products.asp?lng=4&cat_type=1&cat_id=1&subcat_id=6&product_id=20
25
contempo ne supera i limiti rappresentati dalla bassa capacità di umidificazione e
riscaldamento [39].
Vantaggi e svantaggi
Molti autori sostengono l'uso degli HME per garantire una umidificazione ai
sistemi di ventilazione meccanica [40] attribuendo a loro una maggiore sicurezza di
utilizzo ed un migliore rapporto costo efficacia rispetto all’umidificazione
riscaldata. Inoltre, gli HME evitano la formazione di condensa nel circuito
riducendo la necessità delle sostituzioni dei circuiti stessi [33], diminuiscono il
carico di lavoro infermieristico, i costi e migliorano la sicurezza per il paziente [41]. Gli HME rappresentano il metodo di umidificazione preferito durante il
trasferimento di pazienti critici tra i servizi e le altre unità. Gli HME sono devices
di piccole dimensioni, facili da installare e trasportare e non richiedono
un'alimentazione elettrica.
L’utilizzo degli HME è controindicato [1] in alcune circostanze quali:
- in presenza di secrezioni abbondanti, secche o francamente ematiche [39];
- in pazienti con un volume corrente espirato inferiore al 70% del volume
corrente erogato (es. in presenza di fistola broncopleurocutanea,
malfunzionamento della cuffia del tubo, tubo non cuffiato);
- in pazienti con volumi correnti bassi, l’HME costituisce un spazio morto
addizionale che può aumentare le necessità ventilatorie e la PaCO2;
- in pazienti con insufficienza respiratoria acuta, l’HME aumenta la ventilazione
minuto, il drive ventilatorio ed il lavoro respiratorio;
- in presenza di temperature corporee basse, < 32 °C;
- in presenza di un volume minuto elevato (> 10 L/min) [15];
- quando viene applicato un nebulizzatore per erogare aerosol nel circuito;
- quando costituisce un incremento delle resistenze e dello spazio morto nella
NIV;
- in presenza di grandi perdite aeree nella NIV.
Inoltre gli HME sono associati ad un aumentato rischio di occlusione delle vie
aeree [42] e dislocazione del tubo endotracheale [18].
26
1.4.2 - Umidificazione attiva versus passiva: confronto dell’efficacia tra i due
metodi
L’umidificazione artificiale è stata progettata per impedire la disidratazione delle
vie respiratorie durante la ventilazione meccanica. Idealmente, l’umidificazione
dovrebbe simulare il fisiologico processo di umidificazione/riscaldamento. Come
ampiamente già documentato, in commercio sono disponibili vari tipi di devices,
ciascuno dei quali presenta dei vantaggi e degli svantaggi.
Secondo una recente revisione sistematica della Cochrane Collaboration del 2010 [23] che ha confrontato gli HH e gli HME sono state riportate le seguenti
conclusioni: non ci sono prove a sostegno di una reale differenza fra i due sistemi
nella prevenzione della mortalità, non ci sono significative differenze
nell’incidenza della VAP ed altre complicanze nei pazienti ventilati
meccanicamente e sono necessari ulteriori studi in merito. Tuttavia, sono emerse
alcune informazioni utili: il filtro HME idrofobo può ridurre il rischio di
polmonite, ma può aumentare il rischio di occlusione del tubo in alcuni
sottogruppi di pazienti. Inoltre, l’HME non è un device adatto ai pazienti con
ridotta riserva respiratoria o soggetti ad ostruzione delle vie aeree [43].
Sono stati anche fatti dei confronti fra i circuiti ventilatori con filo riscaldato e
senza filo ed è stato rilevato che questi ultimi utilizzano più acqua, producono più
condensa e sono più costosi in termini di tempo, rispetto all’utilizzo dei circuiti
con filo riscaldato [32]. Infatti, i primi hanno il vantaggio di ridurre la condensa,
permettendo il funzionamento dei ventilatori con una maggiore efficacia, riducono
sia l'utilizzo di acqua che i costi. Più a lungo viene utilizzato il circuito a filo
riscaldato, maggiore è il risparmio sui costi. L'investimento iniziale di circuiti con
filo riscaldato è maggiore, ma se vengono utilizzati per pazienti che necessitano di
un sostegno a lungo termine, i costi dei circuiti a filo riscaldato si avvicinano ai
costi di utilizzo degli HME per un periodo di circa una settimana [44].
1.4.3 - Umidificazione nella ventilazione meccanica non invasiva (NIV)
L’utilizzo della NIV nelle riacutizzazioni delle malattie polmonari cronico-
ostruttive (COPD) [45] confrontata con l’intubazione endotracheale, ha dimostrato
di ridurre sia la morbilità che la mortalità [46]. Inoltre la NIV può essere
27
efficacemente utilizzata in altre patologie quali l’edema polmonare cardiogeno,
l’ipossiemia post-estubazione e nella insufficienza respiratoria cronica associata a
malattia muscolare. Nella NIV si utilizzano diverse tipologie di interfaccia:
maschere nasali, maschere oro-nasali, maschere full-face o caschi. Tutte le
interfacce, seppur in misura diversa, hanno un rischio di perdite aeree durante la
fase espiratoria ed inspiratoria della ventilazione [47] [48]. Le perdite aeree
rappresentano il principale aspetto negativo che caratterizza la NIV, possono
alterare il triggering, il ciclaggio ed il mantenimento dell’umidificazione durante
la ventilazione.
Non c’è ancora un chiaro consenso se sia o no necessaria una umidificazione e
riscaldamento addizionali quando le vie aeree non sono bypassate, come nella
NIV, ma l’umidificazione attiva è altamente consigliata per migliorare il comfort
del paziente [1]. A riguardo, non esistono standard o raccomandazioni, ma si
rendono necessari ulteriori studi per definire evidenze che supportino l’utilizzo
dell’umidificazione durante la NIV.
L’utilizzo dell’umidificazione durante la NIV migliora la tolleranza alla metodica,
il comfort e migliora la funzione delle vie aeree e la clearance mucociliare,
soprattutto nella NIV a lungo termine. La metodica utilizzata in questo caso è
preferenzialmente l’umidificazione attiva. Uno studio pilota condotto nel 2008 [49]
su un numero ristretto di pazienti (16) in NIV a lungo termine ha dimostrato che
la compliance al trattamento e l’insorgenza di infezioni era simile
nell’umidificazione mediante sistemi HH e HME, ma i pazienti umidificati con
l’HH presentavano meno secchezza della gola e secchezza nasale portando la
grande maggioranza dei pazienti a preferire questo sistema di umidificazione
rispetto all’HME.
Le evidenze che riguardano il successo dell’umidificazione durante la NIV sono
per lo più circostanziali. Fino ad ora, sono stati chiaramente dimostrati le
modificazioni fisiologiche associate ad una bassa umidità con un aumento delle
resistenze delle vie aeree, ma, soprattutto nel comfort del paziente [45].
L’approfondimento futuro di questa metodica ed il suo meccanismo di azione
potrà definire il migliore sistema per garantire una umidificazione efficace durante
la NIV.
28
1.5 - Concetti chiave delle linee guida AARC “Clinical Practice Guideline -
Humidification During Invasive and Noninvasive Mechanical Ventilation:
2012”
Le linee guida alla pratica clinica (CPG – Clinical Practice Guidelines)
dell’American Association for Respiratory Care (AARC) sono una risorsa
ampiamente utilizzata in tutto il mondo per determinare i gold standard per
l’assistenza respiratoria. Dal 1991 sono state pubblicate oltre 50 CPG
sull’assistenza respiratoria
Secondo le linee guida AARC del 2012 [1] l’umidificazione dei gas inspirati
durante la ventilazione meccanica è obbligatoria quando è presente una via aerea
artificiale (endotracheale o tracheostomica) ed opzionale durante la ventilazione
meccanica non invasiva (NIV). Il condizionamento dei gas inspirati può essere
effettuato utilizzando entrambi i sistemi: HME o HH.
Le performances degli umidificatori devono essere testate per assicurare
un’adeguata umidificazione e riscaldamento in relazione alla normativa ISO.
Il personale di assistenza deve avere avuto un training relativo alla umidificazione
e aver dimostrato la capacità di utilizzare correttamente l’umidificazione durante
la ventilazione meccanica, di saper valutare il paziente e il sistema ventilatore-
paziente e avere la competenza di gestire appropriatamente l’umidificazione in
base al proprio giudizio clinico.
1.5.1 - Indicazioni metodologiche delle linee guida
Le linee guida AARC [1] riportano alcune indicazioni metodologiche inerenti
l’umidificazione e il riscaldamento dei gas durante la ventilazione meccanica
invasiva e non invasiva.
La presenza della condensa nel circuito respiratorio viene considerato un
indicatore di adeguata performance dell’umidificatore, ma questo non è un marker
clinico affidabile quando la temperatura dell’aria ambientale è elevata.
Il sistema di umidificazione deve essere ispezionato abitualmente durante la
verifica del sistema paziente - ventilatore, e la condensa, se necessario, deve
essere rimossa dal circuito del paziente.
29
Gli umidificatori passivi devono essere ispezionati e sostituiti se le secrezioni li
hanno contaminati e/o le resistenze al flusso sono aumentate, determinando un
aumento del lavoro respiratorio.
Le seguenti variabili dovrebbero essere registrate durante il controllo del sistema:
- Il settaggio dell’umidificatore (impostazione della temperatura). Durante l’uso
di un umidificatore nei pazienti intubati, l’HH dovrebbe essere impostato per
erogare una temperatura del gas inspirato > 34 °C, ma < a 41 °C alla Y del
circuito e dovrebbe garantire un minimo di 33 mgH2O/L. Lo standard ISO
considera che una inaccuratezza ≤ 2 °C del sistema di misurazione della
temperatura dei gas non compromette le condizioni cliniche o la sicurezza del
paziente.
Durante la NIV, la temperatura dei gas dovrebbe essere selezionata in base al
comfort, la tolleranza e l’aderenza del paziente considerando i problemi
polmonari di base.
- La temperatura del gas inspirato. I sensori di temperatura si trovano sia
all’uscita dell’umidificatore che in prossimità del paziente. Per un uniformità di
misurazione e una sicurezza maggiore sulla temperatura dei gas insuflati al
paziente, la temperatura da tenere in considerazione è quella più prossimale al
paziente. Lo standard ISO raccomanda che le temperature dovrebbero oscillare
entro + 2 °C della temperatura impostata. La temperatura non dovrebbe superare
i 41 °C alla Y del circuito ed il sistema di sicurezza dovrebbe spegnere
automaticamente il riscaldamento raggiunti i 43 °C.
- L’ impostazione dell’allarme. La temperatura massima dovrebbe essere
impostata non più alta di 41 °C (con un limite massimo di temperature di 43
°C). L’allarme di temperatura minima non dovrebbe scendere sotto i 2 °C della
temperatura desiderata alla Y del circuito.
- Il livello di acqua ed il funzionamento del sistema di rifornimento automatico.
- La quantità e la consistenza di secrezioni. Le caratteristiche delle secrezioni
dovrebbero essere registrate sulla documentazione clinica. Utilizzando un HME,
se le secrezioni diventano abbondanti o più tenaci, dovrebbe essere sostituito
con un sistema di umidificazione HH. Se le secrezioni diventano tenaci anche
durante l’uso dell’HH dovrebbe essere aumentata la temperatura per erogare una
30
umidità assoluta maggiore e la temperatura dovrebbe essere aggiustata per
raggiungere una umidità relativa ottimale.
- L’ ostruzione delle vie aeree. La presenza di abbondanti secrezioni aumentano
le resistenze al flusso d’aria attraverso l’HME. Questo può aumentare il picco di
pressione ed indurre modifiche consistenti dell’onda di flusso come quelle
osservate con l’ostruzione delle vie aeree. Se questo problema persiste dopo la
sostituzione dell’HME a causa di abbondanti secrezioni, questo sistema di
umidificazione dovrebbe essere sostituito con un HH.
1.5.2 - Raccomandazioni delle linee guida
La Tabella 1 mostra le raccomandazioni riportate nella linea guida AARC Clinical
Practice Guideline - Humidification During Invasive and Noninvasive Mechanical
Ventilation: 2012 classificate secondo il metodo GRADE [50] (Grading of
Recommendations Assessment, Development, and Evaluation) che rappresenta un
approccio sistematico per esprime un giudizio sulla qualità delle prove e la forza
delle raccomandazioni [51]. Il livello di evidenza (A-D) e la forza delle
raccomandazioni (1-2) sono definite dopo le “Raccomandazioni”.
Raccomandazione GRADE 1 L’umidificazione è raccomandata per ogni paziente sottoposto a
ventilazione meccanica invasiva. 1A
2 L’umidificazione attiva viene suggerita nella NIV, in quanto può migliorare l’aderenza ed il comfort.
2B
3 Quando si applica l’umidificazione attiva ai pazienti che vengono ventilati in modo invasivo, viene suggerito che il dispositivo garantisca un livello di umidità tra i 33 mgH2O/L e 44 mgH2O/L e una temperatura dei gas tra 34 °C e 41 °C alla Y del circuito, con una RH del 100%.
2B
4 Quando si applica una umidificazione passiva ai pazienti sottoposti a ventilazione meccanica invasiva, si suggerisce di utilizzare un HME in grado di garantire una umidità minima di 30 mgH2O/L.
2B
5 Gli umidificatori passivi non sono raccomandati per la NIV. 2C 6 Quando viene applicata l’umidificazione a pazienti con volumi
correnti bassi, l’HME non è raccomandato in quanto è causa dell’aumento dello spazio morto con aumento delle necessità ventilatorie e della PaCO2.
2B
7 Viene suggerito di non utilizzare gli HME come strategia preventive delle polmoniti associate al ventilatore.
2B
Tabella 1 - Raccomandazioni linee guida AARC secondo metodo GRADE.
31
CAPITOLO 2 - MATERIALI E METODI
2.1 - Tipologia di studio
Per lo svolgimento di questo studio si è scelto un metodo di studio di tipo
osservazionale prospettico.
2.2 - Unità operative
Lo studio è stato condotto in collaborazione con i reparti di Terapia Intensiva
dell’Azienda Ospedaliero - Universitaria - Santa Maria della Misericordia di
Udine: Clinica di Anestesia e Rianimazione, Anestesia e rianimazione 1,
Anestesia e rianimazione 2.
2.3 - Obiettivo dello studio
L’obiettivo dello studio intende valutare i livelli di aderenza delle pratiche e le
decisioni cliniche utilizzate dal personale infermieristico per la gestione
dell’umidificazione dei gas nei pazienti in ventilazione meccanica, confrontandole
con le linee guida dell’AARC Clinical Practice Guideline - Humidification During
Invasive and Noninvasive Mechanical Ventilation: 2012.
2.4 - Setting
La raccolta dati è stata effettuata coinvolgendo gli infermieri di riferimento che
avevano in carico il paziente, ai quali, dopo l’acquisizione del consenso alla
partecipazione alla raccolta dati e al trattamento dei dati (allegato 1), è stato
somministrato un questionario (allegato 2) creato appositamente per questo studio
dallo studente.
Il periodo di osservazione è stato circa un mese e mezzo (dal 1 Settembre all’11
Ottobre), concordando le date con i relativi Coordinatori dei vari reparti di
riferimento.
I dati analizzati hanno riguardato:
- dati anagrafici, setting di riferimento, diagnosi di ricovero e data dell’inizio
della ventilazione;
32
- dati riguardanti il tipo e le modalità di ventilazione, i parametri ventilatori ed il
sistema di umidificazione;
- dati riferiti dall’infermiere riguardanti la valutazione del tipo di respiro, la
presenza di tosse, la qualità delle secrezioni ed il numero di aspirazioni
giornaliere;
- dati riguardanti il processo decisionale sulle modalità di condizionamento
applicato in base a protocolli standard o in base alla valutazione clinica e ai
parametri funzionali respiratori.
2.5 - Popolazione
Per lo studio sono stati reclutati pazienti in ventilazione meccanica sottoposti ad
umidificazione delle vie aeree.
Per ogni paziente preso in carico sono stati eseguiti più accessi nell’arco del loro
ricovero presso i reparti di terapia intensiva in modo da valutare eventuali
cambiamenti e rispettive decisioni cliniche degli infermieri sulle modifiche
apportate.
Gli intervalli di tempo di raccolta dei dati sono stati indicativamente a 24 ore (t1),
a 96 ore (t2), ad una settimana (t3) dall’inizio della ventilazione meccanica e nel
caso di modifiche dei parametri di umidificazione per variazioni dello stato
clinico del paziente.
Questo timing è stato concordato in base a tre variabili: a 24 ore, perché entro
questo tempo si definisce la direzione clinica che prende il paziente nella prima
fase; a 96 ore perché è quella che divide la “short term ventilation” dalla “long
term ventilation”, e ad una settimana, per l’eventuale lungo-degenza, che
dovrebbe determinare scelte definitive, anche in termini di umidificazione.
2.6 - Variabili
Criteri di inclusione
I pazienti presi in considerazione come campione di riferimento per questo studio
hanno rispettato i seguenti criteri:
- ricoverati presso i reparti di terapia intensiva dell’Azienda Ospedaliera
Universitaria – Santa Maria della Misericordia di Udine;
33
- età superiore/uguale a 18 anni;
- in ventilazione meccanica invasiva e non invasiva.
Criteri di esclusione
In questo studio non sono stati raccolti dati di pazienti:
- in fase terminale;
- con una durata prevista dell’intubazione inferiore a 24 ore.
2.7 - Elaborazione statistica e tipologia di analisi
I dati raccolti con il questionario sono stati inseriti in una tabella in formato
Microsoft Excel ed elaborati con il software GraphPad Prism Versione 6.03 per
l’analisi statistica dei dati.
Sono stati elaborati indici di posizione (Media, Mediana, 25° percentile e 75°
percentile), indici di variabilità (Range, Deviazione Standard) e Intervallo di
Confidenza con un livello di significatività di 0,05.
34
CAPITOLO 3 - RISULTATI
3.1 - Dati relativi a pazienti
Nel periodo di studio sono stati osservati 30 pazienti con un’età media di 64 anni
(mediana 68; deviazione standard 19,91; range 22-87). Di questi pazienti osservati
21 (70%) sono di sesso maschile e 9 (30%) sono si sesso femminile.
Numero pazienti osservati 30 Età (anni) Media 64 Mediana 68 25° Percentile 52,75 75° Percentile 79,75 Deviazione Standard 19,91 Range 22 - 87
Limiti superiore di un intervallo di confidenza al 95% 71,7
Limiti inferiore di un intervallo di confidenza al 95% 56,83
Sesso Maschi 21 (70%) Femmine 9 (30%) Diagnosi di ricovero Cardiologica 3 (10%) Neurologica 12 (40%) Trauma 7 (23,3%) Post-operatorio chirurgia 6 (20%) Respiratoria 2 (6,7%) Unità operativa di ricovero Terapia intensiva generale 1 11 (36,67%) Terapia intensiva generale 2 14 (46,67%) Clinica di Anestesia e Rianimazione 5 (16,66%)
Su 30 pazienti osservati sono state effettuate 153 rilevazioni, delle quali 109
(71,24%) sono condotte su pazienti di sesso maschile e 44 (28,76%) di sesso
femminile. Di queste rilevazioni 57 (37,25%) sono state condotte nel reparto di
Terapia Intensiva Generale 1, 70 (45,75%) in Terapia Intensiva Generale 2 e 26
(17%) in Clinica di Anestesia e Rianimazione.
I problemi di salute prioritari dei pazienti presi in esame sono stati raggruppati in
base alla diagnosi di ricovero: 13 osservazioni (8,49%) su pazienti che presentano
Tabella 2 - Statistiche descrittive relative alla popolazione
35
problematiche cardiologiche, 65 (42,48%) per problematiche neurologiche, 39
(25,49%) per problematiche traumatologiche, 28 (18,31%) nel post-operatorio
chirurgico e 8 (5,23%) per problematiche respiratorie.
Numero rilevazioni 153 Sesso Maschi 109 (71,24%) Femmine 44 (28,76%) Unità operativa di ricovero Terapia intensiva generale 1 57 (37,25%) Terapia intensiva generale 2 70 (45,75%) Clinica di Anestesia e Rianimazione 26 (17%) Diagnosi di ricovero Cardiologica 13 (8,49%) Neurologica 65 (42,48%) Trauma 39 (25,49%) Post-operatorio chirurgia 28 (18,31%) Respiratoria 8 (5,23%)
Dei pazienti osservati sono stati raccolti dati inerenti i parametri ventilatori
riportati nella tabella 4
FiO2 [%]
SpO2 [%]
EtCO2 [mmHg]
P.Picco [cmH2O]
PEEP [cmH2O]
tidal volume
[ml] FR
[atti/min]
volume minimo [ml/min]
Numero di osservazioni 153 153 144 153 153 153 153 153 Minimo 24 94 20 7 2 300 7 4200 25° Percentile 35 98 32 14 5 500 12 6600 Mediana 35 100 35,5 17 5 590 13 7920 75° Percentile 40 100 38,75 19 7 650 16 9410 Massimo 60 100 54 28 12 1000 24 18170 Media 37,3 99,03 35,32 16,22 5,68 589,9 13,92 8127 Deviazione standard 7,26 1,402 5,059 4,113 1,681 126,6 3,107 2281 Errore standard della media 0,59 0,113 0,4216 0,3326 0,1359 10,23 0,2512 184,4 Limiti superiore di un intervallo di confidenza al 95% 36,2 98,81 34,49 15,56 5,411 569,7 13,43 7762
Tabella 3 - Statistiche descrittive relative alla popolazione
36
Limiti inferiore di un intervallo di confidenza al 95% 38,5 99,26 36,15 16,87 5,948 610,1 14,42 8491
Per i dati inerenti l’EtCO2 sono state effettuate 144 rilevazioni in quanto per 9
osservazioni non era presente il rilevatore di CO2.
Riguardo l’umidificazione dei gas utilizzati durante la ventilazione meccanica
sono stati raccolti i dati riportati nella tabella 5.
temperatura
[°C] umidità
[mgH2O/L] umidità relativa
[%] Numero di osservazioni 147 147 147 Minimo 30 35,68 81,08 25° Percentile 34 40,43 91,89 Mediana 34 41,62 94,59 75° Percentile 34 42,81 97,3 Massimo 34 44 100 Media 33,52 41,65 94,67 Deviazione standard 1,081 2,036 4,628 Errore standard della media 0,08917 0,1679 0,3817 Limiti superiore di un intervallo di confidenza al 95% 33,35 41,32 93,91 Limiti inferiore di un intervallo di confidenza al 95% 33,7 41,98 95,42
Tabella 5 - Statistiche parametri umidificatore
Tabella 4 - Statistiche parametri ventilatori
37
Il calcolo dell’umidità assoluta e relativa, forniti dall’umidificatore, sono stati
effettuati dallo studente sulla base delle informazioni ricavate dal manuale per
l’utente ConchaTherm® Neptune™, e sono stati riportati nella tabella 6.
Si fa notare che le temperature rilevate nel corso dello studio sono state rilevate
alla Y del circuito (sede prossimale al paziente).
Temperatura alla Y del
circuito [°C] gradiente di temperatura
temperatura umidificatore [°C]
umidità assoluta
[mgH2O/L] umidità relativa [%] 30 +3 27 32,11 72,97 30 +2 28 33,30 75,68 30 +1 29 34,49 78,38 30 0 30 35,68 81,08 30 -1 31 36,86 83,78 30 -2 32 38,05 86,49 30 -3 33 39,24 89,19 32 +3 29 34,49 78,38 32 +2 30 35,68 81,08 32 +1 31 36,86 83,78 32 0 32 38,05 86,49 32 -1 33 39,24 89,19 32 -2 34 40,43 91,89 32 -3 35 41,62 94,59 33 +3 30 35,68 81,08 33 +2 31 36,86 83,78 33 +1 32 38,05 86,49 33 0 33 39,24 89,19 33 -1 34 40,43 91,89 33 -2 35 41,62 94,59 33 -3 36 42,81 97,30 34 +3 31 36,86 83,78 34 +2 32 38,05 86,49 34 +1 33 39,24 89,19 34 0 34 40,43 91,89 34 -1 35 41,62 94,59 34 -2 36 42,81 97,30 34 -3 37 44,00 100,00
Tabella 6 - Umidità assoluta e relativa secondo gradiente impostato
38
Presso il reparto di Terapia Intensiva 1 sono state eseguite 57 osservazioni di cui
54 (94,74%) su pazienti in ventilazione invasiva con umidificazione attiva
impostata a 34 °C, e 3 (5,26%) su pazienti in NIV senza umidificazione dei gas
inspirati.
Terapia intensiva 1 Numero osservazioni 57 Temperatura impostata [°C] Umidificazione attiva 54 (94,74%) 34 Umidificazione passiva 0 Nessuna umidificazione 3 (5,26%) ambiente temperatura [°C] umidità [mgH2O/L] umidità relativa [%] Numero di osservazioni 54 54 54 Minimo 34 38,05 86,49 25° Percentile 34 41,62 94,59 Mediana 34 42,81 97,3 75° Percentile 34 44 100 Massimo 34 44 100 Media 34 42,48 96,55 Deviazione standard 0 1,395 3,169 Errore standard della media 0 0,1898 0,4313 Limiti superiore di un intervallo di confidenza al 95% 34 42,1 95,68 Limiti inferiore di un intervallo di confidenza al 95% 34 42,86 97,41
Tabella 7 - Statistiche Umidificazione presso la Terapia intensiva 1
39
Nel reparto di Terapia Intensiva 2 sono state eseguite 70 osservazioni di cui 59
(84,29%) su pazienti in ventilazione meccanica invasiva con tubo oro-tracheale e
umidificazione attiva impostata a 34 °C, 6 (8,57%) su pazienti in ventilazione
meccanica invasiva con tracheostomia e umidificazione attiva impostata a 30 °C e
5 (7,14%) su pazienti in NIV con umidificazione attiva impostata a 30 °C.
Terapia intensiva 2 Numero osservazioni 70 Temperatura impostata [°C]
Umidificazione attiva 59 (84,29%) 34 (in ventilazione invasiva con tubo oro-tracheale)
6 (8,57%) 30 (in ventilazione invasiva con tracheo) 5 (7,14%) 30 (in ventilazione non invasiva) Umidificazione passiva 0 Nessuna umidificazione 0 temperatura [°C] umidità [mgH2O/L] umidità relativa [%] Numero di osservazioni 70 70 70 Minimo 30 35,68 81,08 25° Percentile 34 40,43 91,89 Mediana 34 41,62 94,59 75° Percentile 34 42,81 97,3 Massimo 34 44 100 Media 33,37 41,37 94,01 Deviazione standard 1,466 2,368 5,384 Errore standard della media 0,1753 0,2831 0,6435 Limiti superiore di un intervallo di confidenza al 95% 33,02 40,8 92,73 Limiti inferiore di un intervallo di confidenza al 95% 33,72 41,93 95,3
Tabella 8 - Statistiche Umidificazione presso la Terapia intensiva 2
40
Nel reparto di Clinica di Anestesia e Rianimazione sono state eseguite 26
osservazioni di cui 23 (88,46%) su pazienti in ventilazione meccanica invasiva
con umidificazione attiva impostata a 32 °C, 2 (7,69%) su un paziente in
ventilazione meccanica con umidificazione passiva e 1 (3,85%) su un paziente in
NIV senza umidificazione dei gas inspirati.
Clinica di Anestesia e Rianimazione Numero osservazioni 26 Temperatura impostata [°C] Umidificazione attiva 23 (88,46%) 32 Umidificazione passiva 2 (7,69%) ambiente Nessuna umidificazione 1 (3,85%) ambiente temperatura [°C] umidità [mgH2O/L] umidità relativa [%] Numero di osservazioni 23 23 23 Minimo 32 35,68 81,08 25° Percentile 32 39,24 89,19 Mediana 32 40,43 91,89 75° Percentile 32 40,43 91,89 Massimo 34 42,81 97,3 Media 32,35 39,76 90,36 Deviazione standard 0,7751 2,083 4,739 Errore standard della media 0,1616 0,4344 0,9881 Limiti superiore di un intervallo di confidenza al 95% 32,01 38,86 88,31 Limiti inferiore di un intervallo di confidenza al 95% 32,68 40,66 92,41
Tabella 9 - Statistiche Umidificazione presso la Clinica di Anestesia e Rianimazione
41
Durante lo studio sono stati effettuate 11 osservazioni su pazienti sottoposti a
NIV, suddivise nei tre reparti come riportato nella tabella 10. Di queste
osservazioni 3 sono state effettuate in Terapia Intensiva 1 (dove si è rilevato che
in nessuna delle tre viene utilizzata l’umidificazione attiva), 5 presso la Terapia
Intensiva 2 (dove per tutte viene utilizzata l’umidificazione attiva) e 3 presso la
Clinica di Anestesia e Rianimazione (dove in due casi viene utilizzata
l’umidificazione attiva ed in un caso non viene applicata l’umidificazione).
Terapia Intensiva 1
Terapia Intensiva 2
Clinica di Anestesia e Rianimazione
Numero osservazioni 3 5 3 Utilizzo umidificazione 0 5 2 Nessun utilizzo umidificazione 3 0 1
3.2 - Dati relativi agli infermieri
In questo studio sono stati intervistati 32 infermieri di cui 17 (53,13%) lavorano
presso la Terapia Intensiva Generale 1, 12 (37,5%) presso la Terapia Intensiva
Generale 2 e 3 (9,37%) presso la Clinica di Anestesia e Rianimazione.
Nella tabella 11 vengono riportate le rilevazioni relative ai dati raccolti, in tutti e
tre i reparti, sugli infermieri.
E’ stato chiesto agli infermieri in base a cosa viene deciso il sistema di
umidificazione e si è rilevato che: 14 (43,75%) infermieri riferiscono di prendere
la decisione in base ai dispositivi disponibili in reparto, 5 (15,63%) in base alle
caratteristiche cliniche del paziente, 11 (34,38%) in base ai dispositivi disponibili
in reparto e alle caratteristiche cliniche del paziente, 1 (3,13%) in base ad altri
motivi (per i pazienti intubati vengono utilizzati dispositivi disponibili in reparto,
per i pazienti non intubati vengono prese decisioni in base alle caratteristiche del
paziente) ed infine 1 (3,13%) vengono decise in base a caratteristiche cliniche del
paziente ed al tipo di ventilazione adottata in quel momento.
Tabella 10 - Utilizzo umidificazione durante la NIV
42
Numero infermieri intervistati 32 Reparto Terapia intensiva generale 1 17 (53,13%) Terapia intensiva generale 2 12 (37,5%) Clinica di Anestesia e Rianimazione 3 (9,38%) Decisione sistema di umidificazione Dispositivi disponibili in reparto 14 (43,75%) Caratteristiche del paziente 5 (15,63%) Altro 1 (3,13%)
Dispositivi disponibili in reparto e caratteristiche del paziente 11 (34,38%)
Caratteristiche del paziente e altro 1 (3,13%) Parametri per modificare gradiente Qualità secrezioni 9 (28,13%) Qualità e quantità secrezioni 15 (46,88%) Qualità, quantità secrezioni e numero aspirazioni 3 (9,38%)
Qualità, quantità secrezioni, numero aspirazioni e bilancio idrico 1 (3,13%)
Qualità secrezioni e numero aspirazioni 2 (6,25%) Quantità secrezioni e numero aspirazioni 1 (3,13%)
Qualità, quantità secrezioni e bilancio idrico 1 (3,13%) Decisioni sulla temperatura dell'umidificatore Disposizioni di reparto 17 (53,13%) Caratteristiche del paziente 10 (31,25%) Disposizioni di reparto e caratteristiche del paziente 5 (15,63%) Tipo di formazione Formazione di base (diploma/laurea) 5 (15,63%) Formazione sul campo (in reparto) 12 (37,5%)
Formazione di base (diploma/laurea) e formazione sul campo (in reparto) 7 (21,88%)
Formazione di base (diploma/laurea) e formazione residenziale (corsi di aggiornamento specifici) 1 (3,13%)
Formazione sul campo (in reparto) e formazione residenziale (corsi di aggiornamento specifici) 1 (3,13%)
Formazione di base (diploma/laurea) Formazione sul campo (in reparto) e Formazione residenziale (corsi di aggiornamento specifici) 6 (18,75%)
Infermiere può gestire umidificazione e riscaldamento Sì 31 (96,88%) No 1 (3,13%)
Nella tabella 12 sono riportati i dati rilevati all’intervista effettuata agli infermieri
riguardanti le decisioni su quale sistema di umidificazione utilizzare suddiviso
nelle diverse SOC.
Tabella 11 - Dati rilevati dagli infermieri
43
Decisione sistema di umidificazione Terapia Intensiva 1
Terapia Intensiva 2
Clinica di Anestesia e Rianimazione
Dispositivi disponibili in reparto 8 (47,06%) 4 (33,33%) 2 (66,67%) Caratteristiche del paziente 1 (5,88%) 4 (33,33%) 0 Altro 1 (5,88%) 0 0
Dispositivi disponibili in reparto e caratteristiche del paziente 6 (35,29%) 4 (33,33%) 1 (33,33%)
Caratteristiche del paziente e altro 1 (5,88%) 0 0
Per quanto riguarda quali sono i parametri che gli infermieri valutano per
modificare il gradiente degli umidificatori è risultato che 9 (28,13%) infermieri
ritengono di valutare solamente la qualità delle secrezioni del paziente, 15
(46,88%) infermieri ritengono di valutare la qualità e la quantità delle secrezioni,
3 (9,38%) di valutare la qualità, la quantità delle secrezioni ed il numero di
aspirazioni effettuate, 1 (3,13%) di valutare la qualità, la quantità delle secrezioni,
il numero di aspirazioni e il bilancio idrico del paziente, 2 (6,25%) ritengono di
valutare la qualità delle secrezioni e il numero di aspirazioni effettuate, 1 (3,13%)
ritiene di valutare la quantità delle secrezioni e il numero di aspirazioni e 1
(3,13%) di valutare la qualità, la quantità delle secrezioni e il bilancio idrico del
paziente.
Nella tabella 13 vengono riportati i parametri che gli infermieri valutano per
modificare il gradiente degli umidificatori suddiviso nei tre reparti presi in
considerazione per lo studio.
Parametri per modificare gradiente Terapia Intensiva 1
Terapia Intensiva 2
Clinica di Anestesia e Rianimazione
Qualità secrezioni 5 (29,41%) 4(33,33%) 0 Qualità e quantità secrezioni 8 (47,06%) 6(50%) 1 (33,33%)
Qualità, quantità secrezioni e numero aspirazioni 2 (11,76%) 1 (8,33%) 0
Qualità, quantità secrezioni, numero aspirazioni e bilancio idrico
0 1 (8,33%) 0
Qualità secrezioni e numero aspirazioni 2 (11,76%) 0 0
Quantità secrezioni e numero aspirazioni 0 0 1 (33,33%)
Qualità, quantità secrezioni e bilancio idrico 0 0 1 (33,33%)
Tabella 12 - Decisione sistema di umidificazione diviso per SOC
Tabella 13 - Parametri per modificare gradiente diviso per SOC
44
Per quanto riguarda le decisioni sull’impostazione della temperatura degli
umidificatori 17 (53,13%) infermieri hanno riferito di impostare la temperatura in
base a disposizioni fornite dal reparto, 10 (31,25%) hanno riferito di impostarla in
base alle caratteristiche del paziente, valutando il suo stato clinico, e 5 (15,63%)
prendono decisioni in base a disposizioni fornite dal reparto e valutando anche le
caratteristiche cliniche del paziente.
Nella tabella 14 sono riportate le risposte fornite dagli infermieri sulle decisioni
dell’impostazione della temperatura degli umidificatori suddiviso per i tre reparti
presi in considerazione per lo studio.
Decisioni sulla temperatura dell'umidificatore
Terapia Intensiva 1
Terapia Intensiva 2
Clinica di Anestesia e Rianimazione
Disposizioni di reparto 9 (52,94%) 7 (58,33%) 1 (33,33%) Caratteristiche del paziente 5 (29,41%) 3 (25%) 2 (66,67%)
Disposizioni di reparto e caratteristiche del paziente 3 (17,65%) 2 (16,67%) 0
Per quanto riguarda la formazione degli infermieri inerente l’umidificazione, 5
(15,63%) infermieri hanno riferito una formazione di base, acquisita durante il
corso di diploma o di laurea, 12 (37,5%) infermieri hanno acquisito competenze
attraverso la formazione sul campo nel corso delle esperienza lavorativa, 7
(21,88%) sia da una formazione di base che da una formazione sul campo, 1
(3,13%) da una formazione di base e attraverso l’approfondimento con una
formazione residenziale (corsi di aggiornamento specifici), 1 (3,13%) da una
formazione sul campo supportata da una formazione residenziale e 6 (18,75%) da
una formazione di base e una formazione sul campo associate a una formazione
residenziale per approfondire le proprie competenze.
Nella tabella 15 sono riportati i dati sulla formazione degli infermieri suddivisi per
i tre reparti presi in considerazione per lo studio.
Tabella 14 - Decisioni sulla temperatura dell'umidificatore diviso per SOC
45
Tipo di formazione Terapia Intensiva 1
Terapia Intensiva 2
Clinica di Anestesia e Rianimazione
Formazione di base (diploma/laurea) 2 (11,76%) 1 (8,33%) 2 (66,67%) Formazione sul campo (in reparto) 8 (47,06%) 4 (33,33%) 0
Formazione di base (diploma/laurea) e formazione sul campo (in reparto) 5 (29,41%) 2 (16,67%) 0
Formazione di base (diploma/laurea) e formazione residenziale (corsi di aggiornamento specifici) 1 (5,88%) 0 0
Formazione sul campo (in reparto) e formazione residenziale (corsi di aggiornamento specifici) 1 (5,88%) 0 0
Formazione di base (diploma/laurea) Formazione sul campo (in reparto) e Formazione residenziale (corsi di aggiornamento specifici) 0 5 (41,67%) 1 (33,33%)
Agli infermieri è stato chiesto se ritengono che l’infermiere abbia conoscenze,
competenze e capacità decisionali utili a gestire in sicurezza il condizionamento
dei gas nei pazienti in ventilazione meccanica. Da questo è risultato che 31
infermieri su 32 (96,88%), ritengono che l’infermiere abbia tutte queste
caratteristiche che lo rendono competente nella gestione dell’umidificazione,
mentre 1 (3,13%) non ritiene che l’infermiere sia competente a causa di numerose
variabili.
Nella tabella 16 sono riportati i dati sulla percezione della competenza
dell’infermiere nella gestione dell’umidificazione suddivisi per i tre reparti presi
in considerazione per lo studio.
Infermiere può gestire umidificazione e riscaldamento
Terapia Intensiva 1
Terapia Intensiva 2
Clinica di Anestesia e Rianimazione
Sì 16 (94,12%) 12 (100%) 3 (100%) No 1 (5,88%) 0 0
Tabella 16 - Infermiere può gestire umidificazione e riscaldamento diviso per SOC
Tabella 15 - Tipo di formazione diviso per SOC
46
CAPITOLO 4 - DISCUSSIONE
Dall’analisi dei dati osservati nei tre reparti presi in considerazione si è
evidenziata una completa adesione alle linee guida dell’AARC per quanto
riguarda la raccomandazione di utilizzare l’umidificazione per ogni paziente
sottoposto a ventilazione meccanica invasiva (GRADE 1A). Per tutti i pazienti in
ventilazione meccanica invasiva vengono utilizzati sistemi di umidificazione
attiva, ad eccezione dei casi in cui l’umidificatore non funzioni o durante il
trasporto dei pazienti ad esempio per esami diagnostici. In questi casi il
condizionamento dei gas viene garantito dagli umidificatori passivi che
sostituiscono temporaneamente il sistema attivo.
Analizzando i dati raccolti nel corso dello studio, inerenti le impostazioni della
temperatura degli umidificatori attivi, si è rilevato che nei tre reparti presi in
considerazione è stato adottato uno schema predefinito di impostazioni.
In base alle osservazioni eseguite presso la Terapia Intensiva 1 e la Terapia
Intensiva 2 si è presentata la seguente metodica: gli umidificatori vengono
impostati a 34 °C per i pazienti ventilati meccanicamente con tubi oro-tracheali
(osservato in entrambi i reparti) e a 30 °C per i pazienti ventilati meccanicamente
con tracheostomia (osservato nella Terapia Intensiva 2) (Tabella 7 e 8).
Per questi due reparti esiste una disposizione interna, fornita al personale di
assistenza, che ha come oggetto l’impostazione della temperatura degli
umidificatori attivi. Questo documento interno alle SOC redatto “a seguito di
consultazione di materiale bibliografico e consiglio di esperti” definisce la
raccomandazione di “impostare a 34 °C la temperatura standard degli apparecchi
per l’umidificazione delle vie aeree nei pazienti sottoposti a ventilazione
meccanica e di mantenere un gradiente di temperatura che garantisca una
condensa adeguata.” La disposizione poi ricorda che, “al momento
dell’accensione, l’umidificatore mantiene in memoria i parametri impostati al
paziente precedente” per cui richiama l’attenzione degli operatori a controllare i
parametri ad ogni accensione della macchina. Queste indicazioni inoltre riportano:
“Ove necessario i parametri possono essere modificati, ma è opportuna la
47
segnalazione sulla grafica.” ritenendo che ci possa essere una variabilità di
impostazioni in base alle caratteristiche cliniche del paziente a discrezione del
professionista, con l’opportuna registrazione sulla documentazione clinica che
definisce l’assunzione di responsabilità sulle modifiche apportate.
Presso la Clinica di Anestesia e Rianimazione non esistono disposizioni di reparto
che raccomandino le impostazioni dei parametri degli umidificatori. In questo
reparto si è osservato che le impostazioni si basano sulla valutazione clinica del
paziente e sull’esperienza dell’operatore. Come si può vedere nella tabella 9 ai
pazienti in ventilazione meccanica invasiva con tubo oro-tracheale, viene
impostata una temperatura tra i 32 °C e i 33 °C.
Confrontando le raccomandazioni delle linee guida AARC rispetto alle
impostazioni della temperatura dei gas “Quando si applica l’umidificazione attiva
ai pazienti che vengono ventilati in modo invasivo, viene suggerito che il
dispositivo garantisca un livello di temperatura dei gas tra 34 °C e 41 °C alla Y
del circuito” (GRADE 2B), si è potuto notare (grafico 1) che: nel reparto di
Terapia Intensiva 1 viene rispettata tale raccomandazione mantenendo una
temperatura media di impostazioni degli umidificatori di 34 °C, nel reparto di
Terapia intensiva 2 sono al
limite della raccomandazione
con una temperatura media di
33,37 °C. Mentre, presso la
Clinica di Anestesia e
Rianimazione, si sono rilevate
discrepanze rispetto alla
raccomandazione delle linee
guida rilevando una
temperatura media di
impostazioni di 32,35 °C.
Grafico 1 - Confronto temperature umidificatori nei reparti
48
Nonostante, come detto in
precedenza, si siano notate
discrepanze sulle metodiche
di impostazione della
temperatura degli
umidificatori attivi, si può
vedere dal grafico 2 che
l’umidità assoluta fornita
dagli umidificatori in tutti e
tre i reparti osservati per lo
studio rispettano le
raccomandazioni delle linee
guida AARC, che raccomandano che il dispositivo garantisca un livello di umidità
assoluta tra i 33 mgH2O/L e 44 mgH2O/L (GRADE 2B).
Per quanto riguarda l’umidità relativa le linee guida AARC raccomandano di
fornire una umidità relativa del 100% (GRADE 2B) e nel grafico 3 sono riportate
le medie delle
rilevazioni eseguite con
la deviazione standard
divise per i reparti
osservati. Dall’analisi di
queste osservazioni si
può rilevare che
l’umidità relativa
fornita al paziente
durante la ventilazione
meccanica invasiva è
mediamente sempre
inferiore a quella
raccomandata dalle
linee guida.
Grafico 2 - Confronto umidità assoluta fornita dagli umidificatori nei reparti
Grafico 3 - Confronto umidità relativa fornita dagli umidificatori nei reparti
49
Per quanto riguarda la NIV sono state riscontrate discrepanze nei tre reparti presi
in considerazione (Tabella 10). In base alle linee guida dell’AARC
l’umidificazione attiva viene suggerita nella NIV (GRADE 2B), in quanto può
migliorare l’aderenza ed il comfort del paziente. Nella SOC di Terapia intensiva
1, nei 3 casi osservati, non è stato utilizzato alcun sistema di umidificazione. La
motivazione a sostegno di questa scelta è stata un discomfort maggiore per il
paziente legato alla condensa all’interno della maschera full-face utilizzata. Al
contrario, in Terapia Intensiva 2, nei 5 casi osservati, è stata sempre utilizzata
l’umidificazione attiva, impostando la temperatura a 30 °C. Questo
comportamento è perciò in linea con il suggerimento delle linee guida e rispetta le
aspettative di una migliore aderenza e comfort durante la NIV. In Clinica di
Anestesia e Rianimazione dalle 3 osservazioni effettuate si è rilevato che si
utilizza l’umidificazione attiva durante la NIV in base alle caratteristiche cliniche
del paziente. Nei due casi in cui è stato utilizzato un sistema di umidificazione la
temperatura è stata impostata a 34 °C.
Le linee guida AARC per l’umidificazione durante la NIV non raccomandano
l’utilizzo degli umidificatori passivi (GRADE 2C). Dall’analisi dei dati osservati
nei tre reparti presi in considerazione si è evidenziata una completa adesione a
questa raccomandazione infatti nessuno dei reparti adotta questo sistema per
l’umidificazione dei pazienti in NIV.
Per quanto riguarda i dati relativi alla gestione dell’umidificazione da parte degli
infermieri è stata fatta l’analisi delle risposte per i tre reparti presi in
considerazione per lo studio (tabella 14). Presso i reparti di Terapia Intensiva 1 e 2
la maggior parte degli infermieri, rispettivamente il 52,94% e il 58,33%,
riferiscono di impostare l’umidificatore in base alle disposizioni presenti in
reparto, mentre presso la Clinica di Anestesia e Rianimazione la maggior parte
degli infermieri, il 66,67%, riferiscono, in assenza di direttive all’interno della
SOC, di prendere decisioni sulle impostazioni dell’umidificatore in base alle
caratteristiche cliniche del paziente. Questa ultima modalità di gestione, non
definita da direttive, dimostra le capacità decisionali del gruppo di infermieri che è
50
in grado di modulare le diverse necessità del paziente in base alla rilevazione dei
parametri clinici più significativi per questo aspetto dell’assistenza.
Per quanto riguarda i parametri che gli infermieri valutano per modificare il
gradiente di temperatura degli umidificatori (tabella 11) si è visto
complessivamente che la maggior parte degli infermieri (46,88%) valuta sia la
qualità che la quantità delle secrezioni, il 28,13% valuta solo la qualità, mentre
una piccola parte degli infermieri inserisce anche altri parametri quali il numero di
aspirazioni ed il bilancio idrico. Si ritiene che per modificare opportunamente il
gradiente di temperatura e di conseguenza anche l’umidità relativa ed assoluta, sia
importante una valutazione complessiva dei parametri per evitare errori che
potrebbero incidere sullo stato clinico del paziente.
Per quanto riguarda la formazione inerente l’umidificazione dei gas (tabella 11) la
maggior parte degli infermieri (37,5%) riferisce di aver acquisito le competenze
necessarie in reparto con la formazione sul campo, il 21,88% riferisce di averle
acquisite sia attraverso il percorso formativo di base (corso di laurea/diploma) che
in reparto con la formazione sul campo ed il 18,75% riferisce di aver acquisito le
competenze necessarie con il percorso di base e la formazione sul campo ma
anche con corsi di aggiornamento specifici (formazione residenziale). Si ritiene
che questo ultimo approccio sia la modalità migliore per affrontare le
problematiche assistenziali in quanto il confronto e l’approfondimento di
tematiche specifiche permettono al professionista di ottimizzare e certificare la
propria competenza.
Per quanto riguarda la domanda fatta agli infermieri rispetto alla percezione di
possedere come professionista sufficienti conoscenze, competenze e capacità
decisionali utili a gestire l’aspetto del condizionamento dei gas nei pazienti in
ventilazione meccanica (tabella 11) la quasi totalità degli infermieri (96,88%)
ritiene di possedere queste caratteristiche, in un caso è stato specificato che
sarebbe necessario attivare corsi di aggiornamento specifici sull’argomento. Il
3,13% (un infermiere) ritiene che l’infermiere non abbia le competenze necessarie
51
per prendere decisioni riguardo il condizionamento dei gas riportando come
motivazione “il tutto è basato su una formazione sul campo variabile da
professionista a professionista, perchè non tutto è codificato e chiaro a tutti;
l’unico mezzo di approfondimento è la letteratura (usata a discrezione del
professionista e comunque non applicata su larga scala)”.
Questa segnalazione può rappresentare uno spunto di riflessione sulla necessità e
responsabilità dei professionisti di effettuare autonomamente approfondimenti
personali, anche con corsi tematici, quando in ambito clinico, non si trovi una
risposta univoca o si trovi di fronte a difficoltà nella risoluzione dei problemi
assistenziali.
4.1 - Limiti dello studio
Uno dei limiti maggiori dello studio è la ridotta numerosità del campione. Infatti
sono state eseguite 153 osservazioni, su 30 pazienti, di cui solamente 11 in
ventilazione non invasiva e 142 in ventilazioni invasiva (140 con umidificazione
attiva e 2 con umidificazione passiva). Queste numero limitato di osservazioni
influisce sulla qualità dello studio soprattutto per quanto riguarda gli aspetti della
ventilazione non invasiva e l’umidificazione passiva.
Un altro limite dello studio è il breve periodo di osservazione che ha influito sulla
quantità delle osservazioni che è stato possibile effettuare.
Inoltre, aver assunto come gold standard solo le linee guida dell’AARC (Clinical
Practice Guideline - Humidification During Invasive and Noninvasive Mechanical
Ventilation: 2012) potrebbe rappresentare un limite metodologico dello studio.
Infatti, questo potrebbe aver delimitato eccessivamente l’analisi delle pratiche
assistenziali e delle decisioni cliniche adottate entro i limiti delle raccomandazioni
di tali linee guida.
52
CAPITOLO 5 - CONCLUSIONI
L’umidificazione artificiale è un aspetto essenziale nella cura del paziente in
ventilazione meccanica, soprattutto in presenza di una via aerea artificiale. Per
prevenire gli effetti negativi correlati al by-pass delle vie aeree, all’erogazione di
gas privi di vapore acqueo e a temperature non ottimali, è assolutamente
necessaria una integrazione di umidità e calore all’aria inspirata attraverso
l’applicazione di sistemi di umidificazione attivi o passivi.
Nonostante la letteratura disponibile riporti chiaramente l’importanza del
condizionamento dei gas sugli outcome dei pazienti, esiste ancora una notevole
confusione tra i professionisti della salute su come ciò si possa ottenere.
Per questo studio, condotto in collaborazione con i reparti di Terapia Intensiva
dell’Azienda Ospedaliera Universitaria – Santa Maria della Misericordia, si sono
prese in esame le linee guida dell’AARC (American Association for Respiratory
Care) sulla pratica clinica dell’umidificazione durante la ventilazione meccanica.
Tali linee guida riportano alcune indicazioni metodologiche e definiscono
raccomandazioni e suggerimenti sostenuti da evidenze.
L’obiettivo di questo studio è stato valutare le pratiche e le decisioni cliniche
adottate dal personale infermieristico per l’applicazione dell’umidificazione nei
pazienti in ventilazione meccanica confrontandole con le linee guida citate.
I dati emersi confermano, come rilevato dall’analisi della letteratura, la variabilità
della gestione dell’umidificazione non tanto per quanto riguarda i dispositivi,
quanto per i parametri clinici presi in esame per modificare le impostazioni degli
umidificatori ed identificare l’efficacia o meno del condizionamento dei gas.
Inoltre, è emerso come gli infermieri riconoscano la necessità di ottimizzare e
certificare la propria competenza con un appropriato training formativo per
dimostrare la capacità di utilizzare correttamente l’umidificazione, saper valutare
il paziente, il sistema ventilatore-paziente e gestire appropriatamente
l’umidificazione in base al proprio giudizio clinico.
53
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Allegato 2
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