Diversas estratégias de ventilação mecânica que estabelecem limites na pressão e volume intratorácicas têm sido propostas para pacientes com síndrome de angustia respiratória aguda (SARA). Estas recomendações são baseadas na observação de que a ventilação mecânica com volume corrente excessivo ou pressão positiva expiratória final (PEEP) insuficiente pode ocasionar lesões pulmonares graves, decorrentes de superdistensão de unidades alveolares. O objetivo do atual estudo foi aplicar manobras de recrutamento alveolar e PEEP em pulmões submetidos à lesão pulmonar aguda (LPA) através da administração de HCl . Foram utilizados 24 suínos Landrace - Largewhite, do sexo feminino, pesando entre 25 e 35 Kg. Após a anestesia os animais foram submetidos à ventilação com volume controlado (6 a 8 ml/Kg) e foram randomizados em 4 grupos: GI (6 animais não submetidos a LPA e tratados com PEEP progressivo de 5, 10, 15 e 20 cmH2O e regressivo de 20 a 5 cmH2O); GII (6 animais não submetidos a LPA e tratados com PEEP progressivo de 5, 10, 15 e 20 cmH2O e regressivo de 20 a 5 cmH2O associado a 3 manobras de recrutamento consecutivas, com pressão de 30 cmH2O antes de cada alteração do PEEP); GIII (6 animais submetidos a 1 hora de LPA por HCl e tratados como GI) e GIV (6 animais submetidos a 1 hora de LPA por HCl e tratados como GII). A mecânica respiratória e oxigenação foram avaliadas a cada 20 minutos, acompanhando cada alteração do PEEP. A LPA foi observada através de severas alterações na oxigenação e mecânica respiratória. A administração de MR associada a PEEP foi capaz de restaurar os valores controle, porém, os elevados valores de PEEP e CPAP foram acompanhados de significantes alterações hemodinâmicas quando comparadas com os animais que não foram submetidos a LPA. O derrecrutamento alveolar ocorreu provavelmente quando os valores de PEEP foram retornados para 5cmH2O. As lesões pulmonares foram uniformes nos animais que foram submetidos ao HCl, evidenciadas pela presença de necrose, hemorragia, congestão e infiltrado de células inflamatórias no interstício e nos alvéolos. O modelo experimental de lesão pulmonar aguda foi adequado para estudar MR seguidas por PEEP, pois apresentou importantes alterações dos valores de oxigenação e complacência, observado 1 hora após a instilação do HCl.Os valores de PEEP de 5cmH2O foram incapazes de manter o recrutamento no momento final do estudo, enquanto que os valores de PEEP de 10cmH2O foram suficientes para restabelecer a oxigenação com mínima alteração hemodinâmica. A complacência não melhorou após as manobras. Futuros estudos são necessários para confirmar os resultados obtidos, especialmente para mostrar que a manutenção do PEEP de 10cmH2O é suficientes para manter o recrutamento após as MR / Different mechanical ventilation strategies which define limits of intrathoracic pressures and volumes are being proposed for patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS). These recommendations are based on observations that mechanical ventilation with excessive tidal volumes or insufficient values of positive end expiratory pressure (PEEP) can cause severe lung injury due to overinflation. The aim of the present study was to apply recruitment maneuvers (RM) and PEEP in lungs submitted to acute lung injury (ALI) due to the administration of hydrochloride acid. Twenty four female Landrace – Largewhite pigs, weighing 25 to 35 Kg were used. After anesthesia, animals were submitted to volume controlled mechanical ventilation (6 to 8ml/kg) and were randomly allocated in four groups of 6 animals each: GI animals without ALI and treated with progressive values of PEEP (5, 10, 15 and 20 cmH2O) or regressive (20 to 5 cm H2O); GII animals without ALI and treated with progressive values of PEEP (5, 10, 15 and 20 cmH2O) or regressive (20 to 5 cm H2O) plus 3 consecutive recruitment maneuvers with 30 cmH2O; GIII animals submitted to 1 hour of ALI and treated as GI; GIV animals submitted to 1 hour of ALI and treated as GII. Parameters of respiratory mechanics, ventilation and oxygenation were measured each 20 minutes according to the change of the PEEP values. ALI could be observed by the severe changes of oxygenation and respiratory mechanics noted. The use of RM and PEEP were able to restore control values. Nevertheless, application of high values of PEEP and CPAP were accompanied by significant hemodynamic changes which could be evidenced in animals without ALI. Derecruitment probably occurred when PEEP value reached 5 cmH2O. The lung lesions were uniform in the HCL-injured animals and consisted of necrosis, hemorrhage, congestion, and inflammatory cells infiltration that involved both the interstitium and the alveoli. The experimental model of lung injury was adequate to the study of RM followed by PEEP since significant changes of the oxygenation and compliance values could be observed 1 hour after acid instillation. PEEP values of 5cmH2O were incapable to maintain recruitment at the end of the observation period, while 10 cmH2O were sufficient to promote the reestablishment of oxygenation index with minimal hemodynamic changes. Compliance did not improve during the maneuvers. Further studies are necessary to confirm the results obtained, especially to show that the maintenance of a PEEP value of 10 cmH2O are sufficient to maintain recruitment after the RM

Diversas estratégias de ventilação mecânica que estabelecem limites na pressão e volume intratorácicas têm sido propostas para pacientes com síndrome de angustia respiratória aguda (SARA). Estas recomendações são baseadas na observação de que a ventilação mecânica com volume corrente excessivo ou pressão positiva expiratória final (PEEP) insuficiente pode ocasionar lesões pulmonares graves, decorrentes de superdistensão de unidades alveolares. O objetivo do atual estudo foi aplicar manobras de recrutamento alveolar e PEEP em pulmões submetidos à lesão pulmonar aguda (LPA) através da administração de HCl . Foram utilizados 24 suínos Landrace - Largewhite, do sexo feminino, pesando entre 25 e 35 Kg. Após a anestesia os animais foram submetidos à ventilação com volume controlado (6 a 8 ml/Kg) e foram randomizados em 4 grupos: GI (6 animais não submetidos a LPA e tratados com PEEP progressivo de 5, 10, 15 e 20 cmH2O e regressivo de 20 a 5 cmH2O); GII (6 animais não submetidos a LPA e tratados com PEEP progressivo de 5, 10, 15 e 20 cmH2O e regressivo de 20 a 5 cmH2O associado a 3 manobras de recrutamento consecutivas, com pressão de 30 cmH2O antes de cada alteração do PEEP); GIII (6 animais submetidos a 1 hora de LPA por HCl e tratados como GI) e GIV (6 animais submetidos a 1 hora de LPA por HCl e tratados como GII). A mecânica respiratória e oxigenação foram avaliadas a cada 20 minutos, acompanhando cada alteração do PEEP. A LPA foi observada através de severas alterações na oxigenação e mecânica respiratória. A administração de MR associada a PEEP foi capaz de restaurar os valores controle, porém, os elevados valores de PEEP e CPAP foram acompanhados de significantes alterações hemodinâmicas quando comparadas com os animais que não foram submetidos a LPA. O derrecrutamento alveolar ocorreu provavelmente quando os valores de PEEP foram retornados para 5cmH2O. As lesões pulmonares foram uniformes nos animais que foram submetidos ao HCl, evidenciadas pela presença de necrose, hemorragia, congestão e infiltrado de células inflamatórias no interstício e nos alvéolos. O modelo experimental de lesão pulmonar aguda foi adequado para estudar MR seguidas por PEEP, pois apresentou importantes alterações dos valores de oxigenação e complacência, observado 1 hora após a instilação do HCl.Os valores de PEEP de 5cmH2O foram incapazes de manter o recrutamento no momento final do estudo, enquanto que os valores de PEEP de 10cmH2O foram suficientes para restabelecer a oxigenação com mínima alteração hemodinâmica. A complacência não melhorou após as manobras. Futuros estudos são necessários para confirmar os resultados obtidos, especialmente para mostrar que a manutenção do PEEP de 10cmH2O é suficientes para manter o recrutamento após as MR / Different mechanical ventilation strategies which define limits of intrathoracic pressures and volumes are being proposed for patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS). These recommendations are based on observations that mechanical ventilation with excessive tidal volumes or insufficient values of positive end expiratory pressure (PEEP) can cause severe lung injury due to overinflation. The aim of the present study was to apply recruitment maneuvers (RM) and PEEP in lungs submitted to acute lung injury (ALI) due to the administration of hydrochloride acid. Twenty four female Landrace – Largewhite pigs, weighing 25 to 35 Kg were used. After anesthesia, animals were submitted to volume controlled mechanical ventilation (6 to 8ml/kg) and were randomly allocated in four groups of 6 animals each: GI animals without ALI and treated with progressive values of PEEP (5, 10, 15 and 20 cmH2O) or regressive (20 to 5 cm H2O); GII animals without ALI and treated with progressive values of PEEP (5, 10, 15 and 20 cmH2O) or regressive (20 to 5 cm H2O) plus 3 consecutive recruitment maneuvers with 30 cmH2O; GIII animals submitted to 1 hour of ALI and treated as GI; GIV animals submitted to 1 hour of ALI and treated as GII. Parameters of respiratory mechanics, ventilation and oxygenation were measured each 20 minutes according to the change of the PEEP values. ALI could be observed by the severe changes of oxygenation and respiratory mechanics noted. The use of RM and PEEP were able to restore control values. Nevertheless, application of high values of PEEP and CPAP were accompanied by significant hemodynamic changes which could be evidenced in animals without ALI. Derecruitment probably occurred when PEEP value reached 5 cmH2O. The lung lesions were uniform in the HCL-injured animals and consisted of necrosis, hemorrhage, congestion, and inflammatory cells infiltration that involved both the interstitium and the alveoli. The experimental model of lung injury was adequate to the study of RM followed by PEEP since significant changes of the oxygenation and compliance values could be observed 1 hour after acid instillation. PEEP values of 5cmH2O were incapable to maintain recruitment at the end of the observation period, while 10 cmH2O were sufficient to promote the reestablishment of oxygenation index with minimal hemodynamic changes. Compliance did not improve during the maneuvers. Further studies are necessary to confirm the results obtained, especially to show that the maintenance of a PEEP value of 10 cmH2O are sufficient to maintain recruitment after the RM

Sabe-se que a anestesia geral por si só já é capaz de causar substancial depressão cardiovascular e respiratória em equinos e tal característica pode ser potencializada ainda mais pelo posicionamento do paciente em decúbito dorsal e pela a administração de elevadas pressões intratorácicas durante as manobras de recrutamento utilizadas para reverter a hipoxemia. Sendo assim, o objetivo do atual estudo foi avaliar a mecânica respiratória e hemogasometria arterial após manobra de recrutamento alveolar e aplicação de PEEP para manutenção, em equinos ASA I e II submetidos à anestesia geral inalatória para cirurgia artroscópica, bem como qual o melhor valor da PEEP para manutenção do recrutamento alveolar. Para tanto foram utilizados 30 equinos, pesando em média 454 kg, submetidos a cirurgia artroscópica em decúbito dorsal, divididos aleatoriamente em 4 grupos, sendo eles: Controle; PEEP 7; PEEP 12; e PEEP 17. Os animais receberam xilazina (0,6 mg/kg) como MPA, seguida de indução anestésica (quetamina 2,2 mg/kg associado ao diazepam 0,05 mg/kg e EGG 10% 50 mg/kg) e anestesia inalatória com isofluorano. Os animais foram posicionados em decúbito dorsal e submetidos a ventilação com volume controlado (14ml/kg), FR de 7 mpm, relação I:E 1:3, PEEP 7 cmH2O e FiO2 de 0,7. Após período de instrumentação foi realizada MRA por titulação da PEEP a cada 5 minutos até alcançar PEEP de 22 cmH2O, sendo que os animais do grupo Controle não receberam MRA, apenas manutenção com PEEP de 7 cmH2O. Os animais dos outros grupos passaram pela MRA seguido de manutenção com suas PEEP de tratamento (7, 12 ou 17 cmH2O). Os parâmetros de mecânica respiratória e hemogasometria arterial foram avaliados imediatamente antes da MRA; e 5, 10, 15, 20, 40, 60 e 80 minutos após a MRA. Foram também avaliadas a FC, PAS, PAM e PAD, porcentagem de anestésico inalatório inspirado e expirado, ETCO2 e consumo de fármaco vasoativo. Os animais que receberam MRA apresentaram aumento na complacência estática e nos parâmetros de oxigenação após a manobra, nos animais do grupo PEEP 12 e 17 foi observada manutenção do incremento oriundo da MRA por pelo menos 80 minutos. Já os animais do grupo PEEP 7 apresentaram queda do incremento após 20 minutos da manobra, assim como o grupo Controle apresentou queda nos parâmetros de oxigenação e ventilação ao longo do tempo, ambos indicando uma provável fechamento pulmonar devido a PEEP insuficiente para manutenção dos alvéolos abertos. Não foram observadas alterações cardiovasculares nos animais do estudo, apenas leve taquicardia transitória no grupo PEEP 17 logo após a MRA. Portanto as PEEP de 12 e 17 cmH2O utilizadas após a MRA foram capazes de manter os alvéolos abertos, promovendo assim melhor trocas gasosas e o incremento na oxigenação e ventilação dos pacientes. Já os animais que receberam MRA e manutenção com PEEP de 7 cmH2O, foram capazes de manutenção dos alvéolos abertos por apenas 20 minutos / It is known that general anaesthesia by it’s self is capable of causing substantial cardiovascular and respiratory depression in horses and this characteristic can be enhanced even more by patient positioned in dorsal recumbence and the administration of high intrathoracic pressures during recruitment manoeuvres used to reverse hypoxemia. Therefore, the aim of this study was to evaluate the respiratory mechanics and arterial blood gas analysis after recruitment manoeuvre and PEEP for maintenance, in horses ASA I and II undergoing general isoflurane-anaesthesia for arthroscopic surgery and what is the best value PEEP to maintain alveolar recruitment. Therefore, we used 30 horses, weighing on average 454 kg, which underwent arthroscopic surgery in the dorsal recumbence, randomly allocated into one of the 4 groups, as follows: Control; PEEP 7; PEEP 12; and PEEP 17. Animals received xylazine (0,6 mg/kg) as pre anaesthetic medication followed by anaesthesia induction (ketamine 2,2 mg/kg associated to diazepam 0,05 mg/kg and EGG 10% 50 mg/kg) and maintenance with isoflurane-anaesthesia. The animals were positioned in dorsal recumbence and submitted the volume-controlled ventilation (14ml/kg), RR: 7 mpm, I:E ratio 1:3, 7 cmH2O of PEEP and FiO2 0,7. After instrumentation period was performed RM by PEEP titration every 5 minutes until reach 22 cmH2O of PEEP, and the animals of control group did not receive RM, only maintenance with PEEP 7 cmH2O. The animals of other groups went through the RM followed by maintenance with their treatment PEEP (7, 12 or 17 cmH2O). The respiratory parameters and blood gas samples were assessed immediately before the RM; and 5, 10, 15, 20, 40, 60 and 80 minutes after the manoeuvre. We also assessed the HR, SAP, MAP and DAP, percentage of inhaled anaesthetic: inhaled and exhaled, ETCO2 and vasoactive drug consumption. Animals receiving RM showed an increase in static compliance and oxygenation parameters after the manoeuvre, maintenance of the increase coming from the RM were observed in animals from PEEP 12 and 17 group, for at least 80 minutes. The animals in PEEP 7 group decreased the increase after 20 minutes of manoeuvre and the control group decreased the parameters of oxygenation and ventilation over time, both indicating a probable pulmonary closure due to insufficient PEEP to maintain the alveoli opened. Cardiovascular changes were observed in the study animals, only mild transient tachycardia in PEEP 17group soon after RM. Therefore, the PEEP 12 and 17 cmH2O used after RM were able to keep the lung opened, thereby performing better gas exchange and the increase in the oxygenation and ventilation of patients. The animals receiving RM and maintenance PEEP 7 cmH2O were able to maintain the alveoli open for only 20 minutes

Hipercapnia, hipóxia e atelectasia pulmonar são eventos comuns em pacientes anestesiados. A ventilação mecânica pode ser usada nesses casos para garantir adequada troca de gases dos pacientes e melhora da oxigenação, porém seu uso implica em efeitos hemodinâmicos e pulmonares indesejáveis. Para minimizar estes, baixos valores volumes correntes são recomendados, além do uso de pressão positiva ao final da expiração (PEEP) e manobras de recrutamento alveolar (MRA). Este estudo intencionou avaliar o uso de volume corrente de 8mL/kg, além do uso de PEEP associada, ou não, a MRA quanto a oxigenação e troca gasosa de cães jovens, ASA I e II, submetidos a anestesia geral inalatória, para cirurgias ortopédicas e odontológicas, durante 1 hora e que permaneceram em decúbito dorsal. Para tanto, foram utilizados 27 cães, divididos em 2 grupos (14 no grupo PEEP e 13 no grupo MRA) de acordo com o uso isolado de PEEP ou associado a MRA. Todos os pacientes receberam acepromazina 0,03 mg/kg associada a meperidina 3 mg/kg (IM) como MPA, indução realizada com propofol em dose suficiente para intubação orotraqueal e manutenção realizada com isoflurano 1,0 a 1,6% em FiO2 de 50%. Todos os cães foram mantidos em decúbito dorsal logo após intubação, instituição do protocolo de ventilação determinado de acordo com o grupo em que foi alocado e uso de bloqueador neuromuscular rocurônio na dose de 0,6 mg/kg (IV). Após 15 minutos de instrumentação e estabilização do plano anestésico os dados de mecânica ventilatória, gasometria arterial, oxigenação e hemodinâmica foram coletados (M0). No grupo em que se realizou MRA, a PEEP saiu de 0, sofrendo acréscimos de 5 cmH2O a cada 3 minutos, chegando a 15 e retornando gradativamente a 5 cmH2O, pressão na qual foi mantido durante o resto do tempo anestésico. No grupo PEEP foi instituída a pressão de 5 cmH2O, sendo mantida até a extubação. Ao final da MRA (M15 15 minutos após M0) todos foram novamente coletados, assim como em M30 e M60 (respectivamente, 30 e 60 minutos após M15). Através dos parâmetros de capnometria, observou-se que o volume corrente utilizado foi eficiente para garantir troca gasosa em todos os pacientes incluídos no estudo. O uso da MRA foi suficiente para reabrir as áreas colapsadas do pulmão em M0, porém, quando comparado seus índices de oxigenação e complacência com aqueles encontrados no grupo PEEP, não houve superioridade de um dos grupos. O uso de PEEP 5 cmH2O foi capaz de manter os alvéolos sem sofrer re- colapso ao longo do período do estudo. O uso de MRA ou PEEP não interferiu nos parâmetros de hemodinâmica dos cães inseridos no estudo. / Hypercapnia, hypoxia and pulmonary atelectasis are common events in anesthetized patients. Mechanical ventilation can be used in these cases to ensure adequate gas exchange of patients and improvement of oxygenation, but its use implies undesirable hemodynamic and pulmonary effects. To minimize these, low tidal volumes are recommended, in addition to the use of positive end-expiratory pressure (PEEP) and alveolar recruitment maneuvers (ARMs). The aim of this study was to evaluate the use of current volume of 8mL / kg, in addition to the use of PEEP, associated to oxygenation and gas exchange of young dogs, ASA I and II, submitted to general inhalation anesthesia for orthopedic surgeries and dental implants for 1 hour and remained in the supine position. For this, 27 dogs were used, divided into 2 groups (14 in the PEEP group and 13 in the ARM group) according to the use of PEEP alone or associated with ARM. All patients received acepromazine 0.03 mg / kg associated with meperidine 3 mg / kg (IM) as MPA, induction with propofol in sufficient doses for orotracheal intubation and maintenance with isoflurane 1.0 to 1.6% in FiO2 of 50%. All dogs were kept in dorsal decubitus position immediately after intubation, ventilation protocol established according to the group in which they were allocated and use of neuromuscular blocker rocuronium at the dose of 0.6 mg / kg (IV). After 15 minutes of instrumentation and stabilization of the anesthetic plane the data of ventilatory mechanics, arterial blood gases, oxygenation and hemodynamics were collected (M0). In the group which was held MRA left PEEP 0, 5 cmH2O suffering increases every 3 minutes, reaching 15 and returning gradually to 5 cmH 2 O, in which pressure was maintained for the rest of the duration of anesthesia. In the PEEP group, a pressure of 5 cmH2O was instituted and maintained until extubation. At the end of the ARM (M15 - 15 minutes after M0) all were collected again, as well as in M30 and M60 (respectively, 30 and 60 minutes after M15). Through the parameters of capnometry, it was observed that the tidal volume used was efficient to guarantee gas exchange in all patients included in the study. The use of MRA was enough to reopen the collapsed lung areas M0, but compared their levels of oxygenation and compliance with those found in the PEEP group, there was no superiority of one group. The use of PEEP 5 cmH2O was able to maintain the alveoli without undergoing re-collapse over the study period. The use of MRA or PEEP did not interfere in the hemodynamic parameters of the dogs inserted in the study.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:13:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RonaldoAA_TESE_parcial.pdf: 75168 bytes, checksum: a480f84f619eb88bf968f0a55bed0676 (MD5) Previous issue date: 2011-12-09 / An important unsolved problem in medical science concerns the physical origin of the sigmoidal shape of pressure volume curves of healthy (and some unhealthy) lungs. Such difficulties are expected because the lung, which is the most important structure in the respiratory system, is extremely complex. Its rheological properties are unknown and seem to depend on phenomena occurring from the alveolar scale up to the thoracic scale. Conventional wisdom holds that linear response, i.e., Hooke s law, together with alveolar overdistention, play a dominant role in respiration, but such assumptions cannot explainthe crucial empirical sigmoidal shape of the curves. In this doctorate thesis, we propose an alternative theory to solve this problem, based on the alveolar recruitment together with the nonlinear elasticity of the alveoli. This theory suggests that recruitment may be the predominant factor shaping these curves in the entire range of pressures normally employed in experiments. The proposed model correctly predicts the observed sigmoidal pressure volume curves, allowing us to discuss adequately the importance of this result, as well as its implications for medical practice / Um importante problema n?o resolvido na ci?ncia m?dica diz respeito ? origem f?sica da forma sigmoidal das curvas press?o-volume de pulm?es saud?veis (e de alguns n?o saud?veis). Tais dificuldades s?o esperadas tendo em vista que o pulm?o, a mais importante estrutura do sistema respirat?rio, ? extremamente complexo. Suas propriedades reol?gicas s?o desconhecidas, e parecem depender dos fen?menos que ocorrem a partir da escala alveolar at? a escala tor?cica. O modelo cl?ssico diz que a resposta linear, ou seja, a lei de Hooke, juntamente com a superdistens?o alveolar desempenha um papel predominante na formata??o dessas curvas, mas tais pressupostos n?o podem explicar a crucial forma emp?rica sigmoidal das curvas P-V respirat?rias est?ticas. Nesta tese de doutorado propomos uma teoria alternativa para resolver este problema, baseada no recrutamento alveolar, juntamente com a hip?tese do comportamento el?stico n?o-linear dos alv?olos. Esta teoria sugere o recrutamento alveolar como o fator predominante que modela as curvas press?o-volume em um completo intervalo de press?o normalmente utilizado nas experi?ncias. O modelo proposto prediz corretamente a forma sigmoidal observada nas curvas press?o-volume, nos permitindo discutir adequadamente a import?ncia deste resultado, assim como as suas implica??es para a pr?tica m?dica

Sabe-se que a anestesia geral por si só já é capaz de causar substancial depressão cardiovascular e respiratória em equinos e tal característica pode ser potencializada ainda mais pelo posicionamento do paciente em decúbito dorsal e pela a administração de elevadas pressões intratorácicas durante as manobras de recrutamento utilizadas para reverter a hipoxemia. Sendo assim, o objetivo do atual estudo foi avaliar a mecânica respiratória e hemogasometria arterial após manobra de recrutamento alveolar e aplicação de PEEP para manutenção, em equinos ASA I e II submetidos à anestesia geral inalatória para cirurgia artroscópica, bem como qual o melhor valor da PEEP para manutenção do recrutamento alveolar. Para tanto foram utilizados 30 equinos, pesando em média 454 kg, submetidos a cirurgia artroscópica em decúbito dorsal, divididos aleatoriamente em 4 grupos, sendo eles: Controle; PEEP 7; PEEP 12; e PEEP 17. Os animais receberam xilazina (0,6 mg/kg) como MPA, seguida de indução anestésica (quetamina 2,2 mg/kg associado ao diazepam 0,05 mg/kg e EGG 10% 50 mg/kg) e anestesia inalatória com isofluorano. Os animais foram posicionados em decúbito dorsal e submetidos a ventilação com volume controlado (14ml/kg), FR de 7 mpm, relação I:E 1:3, PEEP 7 cmH2O e FiO2 de 0,7. Após período de instrumentação foi realizada MRA por titulação da PEEP a cada 5 minutos até alcançar PEEP de 22 cmH2O, sendo que os animais do grupo Controle não receberam MRA, apenas manutenção com PEEP de 7 cmH2O. Os animais dos outros grupos passaram pela MRA seguido de manutenção com suas PEEP de tratamento (7, 12 ou 17 cmH2O). Os parâmetros de mecânica respiratória e hemogasometria arterial foram avaliados imediatamente antes da MRA; e 5, 10, 15, 20, 40, 60 e 80 minutos após a MRA. Foram também avaliadas a FC, PAS, PAM e PAD, porcentagem de anestésico inalatório inspirado e expirado, ETCO2 e consumo de fármaco vasoativo. Os animais que receberam MRA apresentaram aumento na complacência estática e nos parâmetros de oxigenação após a manobra, nos animais do grupo PEEP 12 e 17 foi observada manutenção do incremento oriundo da MRA por pelo menos 80 minutos. Já os animais do grupo PEEP 7 apresentaram queda do incremento após 20 minutos da manobra, assim como o grupo Controle apresentou queda nos parâmetros de oxigenação e ventilação ao longo do tempo, ambos indicando uma provável fechamento pulmonar devido a PEEP insuficiente para manutenção dos alvéolos abertos. Não foram observadas alterações cardiovasculares nos animais do estudo, apenas leve taquicardia transitória no grupo PEEP 17 logo após a MRA. Portanto as PEEP de 12 e 17 cmH2O utilizadas após a MRA foram capazes de manter os alvéolos abertos, promovendo assim melhor trocas gasosas e o incremento na oxigenação e ventilação dos pacientes. Já os animais que receberam MRA e manutenção com PEEP de 7 cmH2O, foram capazes de manutenção dos alvéolos abertos por apenas 20 minutos / It is known that general anaesthesia by it’s self is capable of causing substantial cardiovascular and respiratory depression in horses and this characteristic can be enhanced even more by patient positioned in dorsal recumbence and the administration of high intrathoracic pressures during recruitment manoeuvres used to reverse hypoxemia. Therefore, the aim of this study was to evaluate the respiratory mechanics and arterial blood gas analysis after recruitment manoeuvre and PEEP for maintenance, in horses ASA I and II undergoing general isoflurane-anaesthesia for arthroscopic surgery and what is the best value PEEP to maintain alveolar recruitment. Therefore, we used 30 horses, weighing on average 454 kg, which underwent arthroscopic surgery in the dorsal recumbence, randomly allocated into one of the 4 groups, as follows: Control; PEEP 7; PEEP 12; and PEEP 17. Animals received xylazine (0,6 mg/kg) as pre anaesthetic medication followed by anaesthesia induction (ketamine 2,2 mg/kg associated to diazepam 0,05 mg/kg and EGG 10% 50 mg/kg) and maintenance with isoflurane-anaesthesia. The animals were positioned in dorsal recumbence and submitted the volume-controlled ventilation (14ml/kg), RR: 7 mpm, I:E ratio 1:3, 7 cmH2O of PEEP and FiO2 0,7. After instrumentation period was performed RM by PEEP titration every 5 minutes until reach 22 cmH2O of PEEP, and the animals of control group did not receive RM, only maintenance with PEEP 7 cmH2O. The animals of other groups went through the RM followed by maintenance with their treatment PEEP (7, 12 or 17 cmH2O). The respiratory parameters and blood gas samples were assessed immediately before the RM; and 5, 10, 15, 20, 40, 60 and 80 minutes after the manoeuvre. We also assessed the HR, SAP, MAP and DAP, percentage of inhaled anaesthetic: inhaled and exhaled, ETCO2 and vasoactive drug consumption. Animals receiving RM showed an increase in static compliance and oxygenation parameters after the manoeuvre, maintenance of the increase coming from the RM were observed in animals from PEEP 12 and 17 group, for at least 80 minutes. The animals in PEEP 7 group decreased the increase after 20 minutes of manoeuvre and the control group decreased the parameters of oxygenation and ventilation over time, both indicating a probable pulmonary closure due to insufficient PEEP to maintain the alveoli opened. Cardiovascular changes were observed in the study animals, only mild transient tachycardia in PEEP 17group soon after RM. Therefore, the PEEP 12 and 17 cmH2O used after RM were able to keep the lung opened, thereby performing better gas exchange and the increase in the oxygenation and ventilation of patients. The animals receiving RM and maintenance PEEP 7 cmH2O were able to maintain the alveoli open for only 20 minutes

A principal causa da disfunção respiratória em equinos durante anestesia geral inalatória é atribuída à hipoxemia devido a formação de áreas de atelectasias. Visando reverter estes quadros são instituídas as manobras de recrutamento alveolar (MRA) através da administração de elevadas pressões no sistema respiratório. Estas manobras quando utilizadas de maneira inadequada podem contribuir para a formação de atelectasias, barotrauma, volutrauma e até mesmo atelectrauma; sendo de suma importância a sua monitoração. Com isso, uma nova técnica, a tomografia por impedância elétrica (TIE), vem sendo estudada, no qual, seu funcionamento se dá por emissão de corrente elétrica de baixa frequência e intensidade nos tecidos, gerando uma imagem dos tecidos avaliados. Sendo assim, o objetivo do presente estudo experimental foi avaliar se na espécie equina a TIE é capaz de visualizar as alterações de volume corrente global e regional, em pulmões saudáveis, durante a ventilação mecânica e escalonamento da PEEP como MRA. Para tanto foram utilizados 14 equinos de peso médio de 306 kg, submetidos a anestesia geral inalatória em decúbito dorsal. Os animais foram mecanicamente ventilados com volume corrente de 14 mL/kg e frequência respiratória de 7-9 mpm. Foi instituída manobra de recrutamento alveolar, aumentando-se a PEEP de 5 em 5 cmH2O, a cada 5 minutos, até 32 cmH2O, seguido de seu decréscimo também de 5 em 5 cmH2O, a cada 5 minutos, até 7 cmH2O. Foram realizadas coletadas de amostras de sangue arterial para hemogasometria, imagens do TIE e registrados os parâmetros hemodinâmicos e de mecânica respiratória em cada estágio do escalonamento da PEEP. Durante a MRA foram observados aumento na PaO2/FiO2 dos pacientes assim como aumento na complacência estática pulmonar, associado a uma diminuição no shunt pulmonar, e deslocamento da ventilação para região pulmonar dependente por meio da TIE, principalmente em PEEP acima de 17 cmH2O. Como efeitos adversos foram observados alterações em parâmetros hemodinâmicos sendo estas transitórias. Portanto o TIE demonstrou-se capaz de avaliar as mudanças de ventilação pulmonar durante a MRA e mostrou relação com os ganhos em oxigenação e mecânica pulmonar. / The main cause of respiratory dysfunction in horses under isoflurane anaesthesia is hypoxemia attributed to the atelectasis formation areas. In order to revert these sets, alveolar recruitment manoeuvres (ARM) are instituted through high pressures administration in the respiratory system. These manoeuvres when used improperly can contribute to the atelectasis formation, barotrauma, volutrauma and even atelectrauma; being of utmost importance its monitoring. A new technique, electrical impedance tomography (EIT), has been studied, in which its operation is due to the low frequency and intensity of electric current emission in the tissues, generating tissues images for evaluation. Therefore, the present experimental study aimed to evaluate whether in horses the EIT is able to visualize changes of global and regional tidal volume in healthy lungs during mechanical ventilation and titration of PEEP as ARM. For this purpose, 14 horses weighting 306 kg were used, undergoing general inhalation anaesthesia in dorsal recumbence. The animals were mechanically ventilated with tidal volume of 14 mL/kg and respiration rate of 7-9 bpm. An alveolar recruitment manoeuvre was instituted, increasing the PEEP by 5 cmH2O every 5 minutes until 32 cmH2O, followed by decreasing it by 5 cmH2O every 5 minutes to 7 cmH2O. Arterial blood samples were collected for hemogasometry, EIT images and hemodynamic parameters and respiratory mechanics were recorded at each stage of PEEP. During ARM, patients\' PaO2/FiO2 increased as well as increased pulmonary static compliance, associated with a decrease in pulmonary shunt, and pulmonary ventilation moving to dependent areas, mainly when 17 cmH2O or more were applied. As adverse effects were observed transient changes in hemodynamic parameters. So TIE is capable of presenting the changes in pulmonary ventilation in horse in dorsal recumbency undergoing ARM, and showed good relation to oxygenation gain and respiratory mechanics.

Submitted by Jéssica Corrêa Rodrigues (espertavet@yahoo.com.br) on 2016-03-22T20:48:14Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Mestrado Jéssica FINAL 22.03.pdf: 945644 bytes, checksum: 8ab008754823edb4eabe2f684cb7148a (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-03-23T16:15:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rodrigues_jc_me_bot.pdf: 945644 bytes, checksum: 8ab008754823edb4eabe2f684cb7148a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-23T16:15:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rodrigues_jc_me_bot.pdf: 945644 bytes, checksum: 8ab008754823edb4eabe2f684cb7148a (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A realização da laparoscopia cirúrgica requer a insuflação de gás carbônico (CO2) na cavidade abdominal. O pneumoperitônio formado eleva a pressão intra-abdominal (PIA), deslocando o diafragma em sentido cranial, o que resulta em diminuição da complacência pulmonar e consequentemente formação de áreas atelectásicas. Este estudo objetivou investigar os efeitos do pneumoperitônio e de uma manobra de recrutamento alveolar (MRA) seguida por aplicação de pressão positiva ao final da expiração (PEEP) na função cardiorrespiratória em ovinos. Em um delineamento prospectivo aleatório cruzado, nove ovinos (36–52 kg) foram anestesiados com isoflurano e fentanil e submetidos à ventilação com volume controlado (volume corrente: 12 mL/kg) com o emprego do bloqueador neuromuscular atracúrio. Cada animal recebeu três tratamentos com intervalo de dez dias entre cada experimento: Controle (sem intervenção); Pneumo (pneumoperitônio mantido por 120 minutos sob PIA de 15 mmHg); Pneumo+MRA/PEEP (pneumoperitônio mantido por 120 minutos sob PIA de 15 mmHg e realização de uma MRA aos 60 minutos após insuflação abdominal seguida por 10 cmH2O de PEEP). A MRA consistiu em aumentos progressivos na pressão expiratória a cada minuto até alcançar o valor de 20 cmH2O de PEEP. As variáveis estudadas foram coletadas até 30 minutos após a interrupção do pneumoperitônio. A insuflação abdominal com CO2 diminuiu significativamente (P < 0.05) os valores de PaO2 de 435–462 mmHg (intervalo dos valores médios observados) no tratamento Controle para 377–397 mmHg e 393–413 mmHg nos tratamentos Pneumo e Pneumo+MRA/PEEP, respectivamente. A complacência estática (Cstat, mL/cmH2O/kg) diminuiu significativamente de 0,83–0,86 (Controle) para 0,49–0,52 (Pneumo) e 0,51–0,54 (Pneumo+MRA/PEEP) após a indução do pneumoperitônio. A MRA/PEEP elevou significativamente a PaO2 (429–444 mmHg) e a Cstat (0,68–0,72) quando comparada com o os animais sob pneumoperitônio que não receberam a MRA/PEEP (PaO2: 383–385 mmHg e Cstat: 0,48–0,49). A realização do pneumoperitônio aumentou significativamente a formação de “shunt” intrapulmonar; porém após a aplicação da MRA/PEEP houve uma diminuição significativa nos valores de “shunt”. Trinta minutos após a desinsuflação abdominal, a PaO2 e a Cstat encontravam-se significativamente menores e o “shunt” intrapulmonar significativamente maior no tratamento Pneumo quando comparado ao tratamento Controle. Durante os últimos 60 minutos de pneumoperitônio (Pneumo e Pneumo+MRA/PEEP), os valores médios de índice cardíaco (IC) foram 20–28 % menores (P < 0.05) que os valores observados no tratamento Controle. Após a MRA/PEEP, a pressão média da artéria pulmonar (PMAP) apresentou-se significativamente maior (47-56%) e a pressão arterial média (PAM) apresentou-se significativamente menor (16%) em relação ao tratamento Controle. Concluiu-se que a desinsuflação abdominal não foi suficiente para reverter os impactos negativos na função pulmonar associados à realização do pneumoperitônio e que a realização de uma MRA seguida por PEEP foi capaz de melhorar a complacência do sistema pulmonar e reverter o prejuízo na oxigenação ocasionados pela insuflação abdominal, sem, no entanto, induzir alterações hemodinâmicas inaceitáveis. / Laparoscopic surgical procedures usually require carbon dioxide (CO2) insufflation into the peritoneal cavity. The pneumoperitoneum increases intra-abdominal pressure (IAP) displaces the diaphragm cranially, and decreases respiratory system compliance, leading to the development of atelectasis. This study aimed to investigate the effects of pneumoperitoneum and of an alveolar recruitment maneuver (ARM) followed by positive end-expiratory pressure PEEP on cardiopulmonary function in sheep. In a prospective randomized crossover study, nine sheep (36–52 kg) received 3 treatments with 10-day intervals during isoflurane-fentanyl anesthesia and volume-controlled ventilation (tidal volume: 12 mL/kg): Control (no intervention); Pneumo (120 minutes of CO2 pneumoperitoneum until achieving an intra-abdominal pressure of 15 mmHg); Pneumo+ARM/PEEP (same pneumoperitoneum protocol with an ARM after 60 minutes of abdominal inflation). The ARM consisted of stepwise increases in end-expiratory pressures every minute until 20 cmH2O of PEEP, followed by 10 cmH2O of PEEP. Data were recorded until 30 minutes after abdominal deflation. Abdominal inflation significantly (P < 0.05) decreased PaO2 from 435–462 mmHg (range of recorded mean values) in controls to 377–397 mmHg and 393–413 mmHg in the Pneumo and Pneumo+ARM/PEEP treatments, respectively. Static compliance (Cstat, mL/cmH2O/kg) was significantly decreased from 0.83–0.86 (Control) to 0.49–0.52 (Pneumo), and 0.51–0.54 (Pneumo+ARM/PEEP) after induction of pneumoperitoneum. The ARM/PEEP significantly increased PaO2 [429–444 mmHg and Cstat (0.68–0.72)] from values recorded during pneumoperitoneum alone [PaO2: 383–385 mmHg and Cstat: 0.48–0.49]. Pneumoperitoneum significantly increased intrapulmonary Shunt; while the ARM/PEEP significantly decreased the Shunt. Thirty minutes after abdominal deflation (Pneumo), PaO2 and Cstat were significantly lower and the Shunt was higher than in controls. During the last 60 minutes of pneumoperitoneum (Pneumo and Pneumo+ARM/PEEP), cardiac index values were 20–28 % lower than in controls. After the ARM/PEEP, mean pulmonary artery pressure was significantly higher (47-56%) and mean systemic arterial pressure was significantly lower (16%) than controls. It was concluded that abdominal deflation is not enough to reverse the impairment in pulmonary function associated with pneumoperitoneum and the ARM/PEEP may improve respiratory system compliance and reverse the oxygenation impairment induced by pneumoperitoneum with clinically acceptable hemodynamic changes.

In this thesis, we describe several imaging techniques specifically designed and developed for the assessment of pulmonary structure, function and pathology. We then describe the application of this technology within appropriate biological systems, including the identification, tracking and assessment of lung tumors in a mouse model of lung cancer. The design and development of a Large Image Microscope Array (LIMA), an integrated whole organ serial sectioning and imaging system, is described with emphasis on whole lung tissue. This system provides a means for acquiring 3D pathology of fixed whole lung specimens with no infiltrative embedment medium using a purpose-built vibratome and imaging system. This system enables spatial correspondence between histology and non-invasive imaging modalities such as Computed Tomography (CT), Magnetic Resonance Imaging (MRI) and Positron Emission Tomography (PET), providing precise correlation of the underlying 'ground truth' pathology back to the in vivo imaging data. The LIMA system is evaluated using fixed lung specimens from sheep and mice, resulting in large, high-quality pathology datasets that are accurately registered to their respective CT and H&E histology. The implementation of an in vivo micro-CT imaging system in the context of pulmonary imaging is described. Several techniques are initially developed to reduce artifacts commonly associated with commercial micro-CT systems, including geometric gantry calibration, ring artifact reduction and beam hardening correction. A computer controlled Intermittent Iso-pressure Breath Hold (IIBH) ventilation system is then developed for reduction of respiratory motion artifacts in live, breathing mice. A study validating the repeatability of extracting valuable pulmonary metrics using this technique against standard respiratory gating techniques is then presented. The development of an ex vivo laser scanning confocal microscopy (LSCM) and an in vivo catheter based confocal microscopy (CBCM) pulmonary imaging technique is described. Direct high-resolution imaging of sub-pleural alveoli is presented and an alveolar mechanic study is undertaken. Through direct quantitative assessment of alveoli during inflation and deflation, recruitment and de-recruitment of alveoli is quantitatively measured. Based on the empirical data obtained in this study, a new theory on alveolar mechanics is proposed. Finally, a longitudinal mouse lung cancer study utilizing the imaging techniques described and developed throughout this thesis is presented. Lung tumors are identified, tracked and analyzed over a 6-month period using a combination of micro-CT, micro-PET, micro-MRI, LSCM, CBCM, LIMA and H&E histology imaging. The growth rate of individual tumors is measured using the micro-CT data and traced back to the histology using the LIMA system. A significant difference in tumor growth rates within mice is observed, including slow growing, regressive, disappearing and aggressive tumors, while no difference between the phenotype of tumors was found from the H&E histology. Micro-PET and micro-MRI imaging was conducted at the 6-month time point and revealed the limitation of these systems for detection of small lesions ( < 2mm) in this mouse model of lung cancer. The CBCM imaging provided the first high-resolution live pathology of this mouse model of lung cancer and revealed distinct differences between normal, suspicious and tumor regions. In addition, a difference was found between control A/J mice parenchyma and Urethane A/J mice ‘normal’ parenchyma, suggesting a 'field effect' as a result of the Urethane administration and/or tumor burden. In conclusion, a comprehensive murine lung cancer imaging study was undertaken, and new information regarding the progression of tumors over time has been revealed.

Thoracic surgical procedures require partial or complete airway separation and the opportunity to exclude one lung from ventilation (one-lung ventilation, OLV). OLV is commonly associated with profound pathophysiological changes that may affect the postoperative outcome. It is injurious in terms of increased mechanical stress including alveolar cell stretch and overdistension, shear forces secondary to repeated tidal collapse and reopening of alveolar units and compression of alveolar vessels. Ventilation and perfusion distribution may thus be affected during and after OLV. The present studies investigated the influence of OLV on ventilation and perfusion distribution, on the gas/tissue distribution and on the lung histomorphology in a pig model of thoracic surgery. Anaesthetised and mechanically ventilated piglets were examined. The ventilation and perfusion distribution within the lungs was assessed by single photon emission computed tomography. Computed tomography was used to establish the effects of OLV on dependent lung gas/tissue distribution. The pulmonary histopathology of pigs undergoing OLV and thoracic surgery was compared with that of two-lung ventilation (TLV) and spontaneous breathing. OLV induced hyperperfusion and significant V/Q mismatch in the ventilated lung persistent in the postoperative course. It increased cyclic tidal recruitment that was associated with a persistent increase of gas content in the ventilated lung. OLV and thoracic surgery as well resulted in alveolar damage.  In the present model of OLV and thoracic surgery, alveolar recruitment manoeuvre (ARM) and protective ventilation approach using low tidal volume preserved the ventilated lung density distribution and did not aggravate cyclic recruitment of alveoli in the ventilated lung. In conclusion, the present model established significant alveolar damage in response to OLV and thoracic surgery. Lung injury could be related to the profound pathophysiological consequences of OLV including hyperperfusion, ventilation/perfusion mismatch and increased tidal recruitment of lung tissue in the dependent, ventilated lung.  These mechanisms may contribute to the increased susceptibility for respiratory complications in patients undergoing thoracic surgery. A protective approach including sufficient ARM, application of PEEP, and the use of lower tidal volumes may prevent the ventilated lung from deleterious consequences of OLV.