INTRODUÇÃO: Colapso alveolar é achado freqüente em lesão pulmonar aguda (LPA), levando ao aumento do shunt intrapulmonar e hipoxemia. Estratégias de tratamento atuais visam o recrutamento alveolar para melhora das trocas gasosas. Embora as manobras de recrutamento alveolar (MRA) sejam objetos de investigação nas últimas duas décadas, seu uso tem se tornado mais freqüente para o tratamento de pacientes com LPA. Volumes pulmonares e pressões pleurais elevados associados a MRA podem afetar a resistência vascular pulmonar e o trabalho cardíaco negativamente. Porém, o benefício da MRA na oxigenação, perante seus efeitos hemodinâmicos negativos, permanecem incertos devido à falta de informações dos efeitos cardiovasculares das MRAs. O objetivo deste estudo foi verificar, em modelo de LPA, os efeitos de um tipo de MRA- insuflação sustentada- associada a diferentes valores de PEEP no sistema cardiovascular durante um determinado período de observação. TIPO DE ESTUDO: estudo experimental prospectivo, controlado e randomizado. LOCAL: Laboratório de Anestesiologia Experimental- LIM 08. MATERIAL: Trinta e dois animais suínos. MÉTODO: Os animais anestesiados foram ventilados em modo volume-controlado e randomizados em quatro grupos (G1-PEEP; G2-PEEP-MRA; G3-LPA-PEEP; G4-LPA-PEEP-MRA) com oito animais cada. Os valores de PEEP foram progressivamente aumentados e diminuídos (5, 10, 15 e 20 cmH2O) em todos os animais e eram mantidos inalterados por 20 minutos em cada valor. Três insuflações sustentadas (MRA) de 30 cmH2O com duração de 20 segundos cada foram aplicadas em cada valor de PEEP nos grupos G2-PEEP-MRA e G4-LPA-PEEP-MRA. Para indução da LPA, principalmente em regiões pulmonares dependentes, o ácido clorídrico (0.05N, 4mL/kg) foi instilado na traquéia por meio de broncofibroscópio nos grupos G3-LPA-PEEP e G4-LPA-PEEP-MRA. Ecocardiografia transesofágica, saturação venosa mista (SVO2), débito cardíaco por termodiluição intermitente e contínuo, pressões pulmonares e sistêmicas, transporte e consumo de oxigênio, tonometria gástrica e índices metabólicos foram medidos em determinados tempos. RESULTADOS : A manobra de recrutamento tipo insuflação sustentada não causou efeitos negativos cardiovasculares adicionais durante as 3 horas de protocolo. Indepedentemente da lesão pulmonar, durante o aumento progressivo de PEEP foi observado uma redução significativa (p<0.001) do índice cardíaco durante PEEP de 10 cmH2O (11.8 +- 7.4%), 15 cmH2O(25.5 +- 5.7%) e 20 cmH2O (36.1+- 5.1%), acompanhados de uma significativa redução da saturação venosa de oxigênio (p<0.001) durante PEEP de 15 e 20 cmH2O. Ao mesmo tempo, os volumes diastólicos finais dos ventrículos direito (VD) e esquerdo (VE) foram significativamente reduzidos durante PEEP de 10, 15 e 20 cmH2O (p<0.001) e durante PEEP de 20 cmH2O (p<0.001) respectivamente. A fração de ejeção do VD mostrou diminuição significativa durante PEEP de 10 cmH2O (p<0.05), 15 e 20 cmH2O (p<0.001) enquanto a fração de ejeção do VE permaneceu inalterada. O transporte de oxigênio foi significativamente reduzido (p<0.05) durante PEEP de 15 e 20 cmH2O, acompanhado por elevação da taxa de extração de oxigênio (p<0.001), sem comprometimento do consumo de oxigênio, lactato arterial sérico e tonometria gástrica. CONCLUSÕES: A instilação pulmonar de ácido clorídrico causou LPA caracterizada por queda na relação paO2/ FiO2, diminuição da complacência e hipertensão pulmonar. As insuflações sustentadas não causaram efeitos deletérios ao sistema cardiovascular durante as 3 horas de protocolo independentemente da presença de LPA. Os efeitos cardiovasculares negativos observados neste estudo foram resultantes do incremento de PEEP. Não houve diferença quanto aos efeitos cardiovasculares relacionados à PEEP entre os grupos. / INTRODUCTION: Alveolar collapse is a common finding in acute lung injury (ALI), leading to increased shunt and hypoxemia. Current treatment strategies aim to recruit alveoli for gas exchange. Although the alveolar recruitment maneuver (ARM) has been the subject of much investigation over the last two decades, its use has currently become much more prevalent for treatment of patients with ALI. Elevated lung volumes and increased pleural pressures associated with ARM may undesirably affect pulmonary vascular resistance and cardiac performance. However, the benefits of ARM in oxygenation gain, weighed against negative hemodynamic effects, remain uncertain in part due to lack of data on the effects of ARM on cardiovascular function. The primary objective of this study was to verify, in an acute model of lung injury, the effects of one type of recruitment maneuver -sustained inflation- associated with different PEEP levels on cardiac function during a determined period of observation. DESIGN: Prospective, randomized, controlled experimental study. SETTING: Academic research laboratory. SUBJECTS: Thirty-two white landrace pigs.Interventions: Thirty-two anesthetized pigs were ventilated in volume-controlled mode. The animals were randomly allocated into four groups (G1-PEEP, G2-PEEP-ARM, G3-ALI-PEEP, G4-ALI-PEEP-ARM) of eight each. PEEP values were progressively increased and decreased from 5, 10, 15 and 20 cm H2O in all animals and were kept unaltered for 20 minutes at each plateau value. Three sustained recruitment maneuvers of 30 cmH2O with 20 seconds of duration each were apllied at each PEEP level in the G2-PEEP-ARM and G4-PEEP-ALI-ARM groups. To induce an acute injury, mainly in dependent lung regions, hydrochloric acid (0.05N, 4ml/kg ) was instillated juxt carinae by means of a flexible bronchoscope in groups G3-ALI-PEEP and G4-ALI-PEEP-ARM. Transesophageal echocardiography, mixed central venous saturation (SVO2), intermittent and continous cardiac output by thermodilution, systemic and pulmonary pressures, gastric tonometry, oxygen transportation, consumption and metabolic indexes were measured at established points. MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: Sustained alveolar recruitment maneuver did not provoke significant additional cardiovascular negative effects in selected groups during the 3 hours of the protocol. Independently of pulmonary lesion, during progressive PEEP augmentation, it was observed a significative (p<0.001) reduction (11.8 +- 7.4%) in cardiac index during 10 cmH2O of PEEP, (25.5?5.7%) and (36.1 +- 5.1%), during 15 and 20 cmH2O respectively, accompanied by a significant reduction in SVO2 (p<0.001) during 15 and 20 cmH2O of PEEP. At the same time, end diastolic volumes of right and left ventricles were significantly reduced during 10, 15 and 20 cmH2O of PEEP (p<0.001) and 20 cmH2O of PEEP (p<0.001) respectively. Ejection fraction of RV showed significant reduction during 10 cmH2O (p<0.05), 15 and 20 cmH2O (p< 0.001) of PEEP while LV ejection fraction remained unaltered. Oxygen transportation was significantly decreased (p<0.05) during 15 and 20 cmH2O of PEEP, acompanied by a significative oxygen extraction elevation, (p<0.001) without compromise of oxygen consumption, serum lactate, gastric tonometry and delta pCO2. CONCLUSIONS: Lung instillation of hydrochloric acid in two selected groups promoted an acute injury characterized by a drop in PaO2/FIO2 ratio, a decrease in respiratory compliance and pulmonary hypertension. During 3 hours of experimental protocol, ARM did not cause a significative hemodynamic embarrassment independently of presence of LPA. The negative cardiovascular effects during this study were related to a PEEP progression in the airway. No significant difference concerning cardiovascular effects related to PEEP was observed among the four established groups.

O objetivo da Estratégia de Recrutamento Máximo (ERM) guiada pela TC de tórax é minimizar a quantidade de colapso alveolar e os mecanismos de lesão induzida pela ventilação mecânica (VILI). Os objetivos deste trabalho são comparar por meio da análise quantitativa das imagens obtidas pela TC durante ERM, em pacientes com SDRA, os seguintes parâmetros: colapso, hiperdistensão Tidal Recruitment (TR), Tidal Stretch (TS) e a distribuição de ar nos pulmões Métodos - Doze pacientes foram transportados para a sala de TC e seqüências de imagens foram obtidas durante a pausa expiratória e inspiratória ao longo da ERM. A ERM consistiu em ventilação modo Pressão Controlada com diferencial fixo de pressão 15 cmH2O e elevações progressivas da PEEP de 10 - 45 cmH2O (fase de recrutamento) e titulação da PEEP (25 - 10 cmH2O) FR=10 - 15 irpm, relação I:E 1:1 e FiO2 1.0. Os pulmões foram divididos em quatro regiões de acordo com o eixo esterno - vertebral (1 anterior e 4 posterior) Resultados - A idade media da população estudada foi de 46 ± 20,5 anos e cerca de 92% dos pacientes tinham SDRA de origem primária. Com o objetivo de manter o recrutamento alcançado pela ERM foram necessários níveis elevados de PEEP média de 23,7 ± 2,3 cmH2O. A relação PaO2/FiO2 aumentou de 131,6 ± 37,6 para 335,9±58,7 (p<0,01) após a titulação da PEEP. A quantidade de colapso global diminuiu de 54 ± 8% (P10pré) para 4,8 ± 6% (P45) (p<0,01), e em P25pós foi mantido em níveis baixos 6,7 ± 6% (p=1,0). Em relação ao TR global, diminuiu de P10pre (4 ± 4%) para P45 (1 ± 1%) (p=0,029), e também foi mantido em níveis baixos após a titulação da PEEP em P25pós (p=1,0). Quanto à hiperdistensão, houve aumento estatisticamente significativo entre P10pré e P45 (p=0,032), embora em termos absolutos este aumento foi inferior a 5%. A comparação entre P25pré e P25pós revelou que não houve diferença entre eles (p=1,0). Não houve aumento do Tidal Hyperinflation entre P10pré e P45 (p=0,95). O Tidal Stretch também diminuiu durante a ERM e foi mantido em níveis baixos em P25pós, semelhantes aos observados em P45. Em P10pre durante pausa expiratória, quase 80% do ar se localizava distribuído na metade anterior dos pulmões. Durante ERM a distribuição de ar foi progressivamente em direção à metade posterior, até que em P25pós atingiu quase 40% (p<0,01). Discussão - A análise tomográfica detalhada destes 12 pacientes portadores de SDRA apresentou como principais resultados que a Estratégia de Recrutamento Máximo guiada por TC de tórax reduziu de forma significativa a quantidade de colapso pulmonar global, de Tidal Recruitment, de Tidal Stretch sem, no entanto, intensificar significativamente a geração de hiperdistensão. Foram necessários níveis elevados de PEEP (cerca de 25 cmH2O em média) para a manutenção do recrutamento adquirido e para garantir distribuição mais homogênea do ar nos pulmões. A elevação da PEEP de 10 cmH2O pra 20 cmH2O, sem a realização de manobra de recrutamento, pode exacerbar os mecanismos de VILI ao invés de diminuí-los. A ERM não promove aumento relevante da hiperdistensão, frente à imensa contribuição na redução do colapso e dos outros mecanismos de VILI. Conclusões - A ERM e titulação da PEEP guiados pela TC de tórax diminuiu significativamente a quantidade de colapso pulmonar, Tidal Recruitment e Tidal Stretch, sem no entanto, aumentar significativamente a hiperdistensão. A ERM também promoveu distribuição de ar mais homogênea no parênquima pulmonar. / The goal of Maximal Recruitment Strategy (MRS) guided by thoracic CT scan is to minimize alveolar collapse and the mechanisms of ventilator induced lung injury (VILI). The objectives of this study were to compare by quantitative analyzes of CT scan image of the lungs obtained during MRS of patients with ARDS, the following parameters: collapse, overdistension, Tidal Recruitment (TR), Tidal Stretch (TS) and the gas distribution throughout the lungs. Methods - Twelve patients were transported to the CT room and sequences of CT scan at expiratory and inspiratory pauses were performed during MRS. MRS consisted of 2 min steps of tidal ventilation with fixed deltaPCV=15 cmH2O and progressive increments in PEEP levels (recruitment 10 - 45 cmH2O) and PEEP titration (25 - 10 cmH2O). RR=10 - 15 bpm, I:E ratio 1:1, and FiO2 1.0. The lungs were divided in 4 regions according to the sternum-vertebral axis (1 anterior and 4 posterior). Results - The mean age of the studied population was 46 ± 20,5 y.o., and 92% of the patients ad primary ARDS. In order to sustain recruitment obtained by MRS, mean PEEP levels of 23,7 ± 2,3 cmH2O were necessary and PaO2/FiO2 ratio increased from 131,6 ± 37,6 to 335,9±58,7 (p<0,01) after MRS and PEEP titration. Global collapse decreased from 54 ± 8% (P10pre) to 4,8 ± 6% (P45) (p<0,01), and was sustained at similar levels at P25post 6,7 ± 6% (p=1,0). Global TR also decreased from P10pre (4 ± 4%) to P45 (1 ± 1%) (p=0,029), and was sustained with the same levels at P25post (p=1,0). Regarding overdistension there was statistically significant increment from P10pre to P45 (p=0,032), although in absolute terms the increment was very low < 5%, and P25pre and P25post were identical (p=1,0). There was no increment of Tidal Hyperinflation from P10pre to P45 (p=0,95). TS also decrease during MRS and was maintained at low levels similar to P45 at titrated PEEP (P25post). At P10pre almost 80% of the air at FRC was located at anterior regions. During MRS the distribution of air was directed towards the posterior regions and at P25post was almost 40% (p<0,01). Discussion - The tomographic analysis revealed that during MRS there was a significantly reduction of pulmonary collapse, Tidal Recruitment and Tidal Stretch, without increasing significantly overdistension. High levels of PEEP were necessary to sustain recruitment obtained during MRS and homogeneous gas distribution throughout the lung parenchyma. When PEEP was increased from P10pre to P20pre there was an increment in TR and TS, without a significantly reduction in absolute mass of collapsed lung, suggesting that it may exacerbate the mechanisms of VILI. MRS does not promote relevant overdistention when balanced by its effects on reduction of the mechanisms of VILI. Conclusions - MRS and PEEP titration guided by CT scan decreased significantly lung collapse, Tidal Recruitment and Tidal Stretch, without increasing significantly overdistension. MRS also promoted a homogeneous gas distribution throughout the lung parenchyma.

CAPES / A insuficiência respiratória gerada pela lesão medular, em pessoas com tetraplegia e paraplegia torácica alta, tem sido uma das principais causas de morte desses indivíduos. A paralisação, total ou parcial, dos músculos abdominais e do diafragma dificulta a produção de tosse e diminui o volume corrente da ventilação. Este problema pode ser amenizado por meio do tratamento com estimulação elétrica funcional transcutânea (EEFT), na musculatura diafragmática e abdominal, sincronizada com a respiração espontânea. Poucos estudos têm sido direcionados a esta área e foi constatado que é de grande interesse científico que seja desenvolvido um sistema capaz de automaticamente sincronizar a estimulação elétrica com os eventos de inspiração (estimulação diafragmática) e expiração (estimulação abdominal). Por isso, nesta dissertação, desenvolveu-se um sistema de aquisição de sinal respiratório e detecção dos eventos de inspiração e expiração para sincronismo da EEFT durante a respiração tranquila. O sistema emprega uma cinta elástica acoplada a uma célula de carga baseada em strain gauges para a aquisição do sinal respiratório. Um algoritmo, baseado em análise estatística do sinal, foi desenvolvido para a detecção das fases de inspiração e expiração.Testes foram realizados em oito voluntários hígidos. A cinta foi posicionada na região da última costela, e sinais foram adquiridos com o auxílio de um osciloscópio digital. Um fisioterapeuta ajudou na análise dos sinais. Foi realizada a contagem de inspirações e expirações detectadas corretamente. O resultado dos testes alcançou a taxa de 82% de acerto na detecção dos eventos inspiratórios, e 96% para os eventos expiratórios. Os resultados indicam que o sistema desenvolvido é eficiente para a aquisição de sinais respiratórios e o algoritmo criado pode propiciar a sincronização da EEFT, com o paciente tratado em posição quase estática. / The respiratory failure, caused by spinal cord injury in people with high thoracic paraplegia and tetraplegia, has been the major cause of death for those individuals. The total or partial paralysis of the abdominal muscles and the diaphragm hinders the production of cough and decreases tidal volume. This problem can be alleviated by treatment with transcutaneous functional electrical stimulation (TFES), on diaphragm and abdominal muscles synchronized with the spontaneous respiration. Few studies have been conducted on this matter, and it was found that is of great scientific interest the development of a system capable of automatically triggering the electrical stimulation with inspiration (diaphragmatic stimulation) and expiration events (abdominal stimulation). Therefore, in this work, a respiratory signal acquisition system was developed for the detection of inspiration and expiration events for triggering the electrical stimulation during quiet breathing. The system employs an elastic belt attached to a load cell based on strain gauges for acquiring the respiratory signal. An algorithm based on signal statistical analysis was developed for the detection of inspiration and expiration events. Tests were carried out in eight healthy volunteers. The belt was positioned at the last rib region, and signals were obtained with the aid of a digital oscilloscope. A physical therapist helped in the analysis of the signals by counting the inspiratory and expiratory events. The results reached the accuracy of 82% in the detection of inspiratory events, and 96% for expiratory events. The results indicate that the developed system is effective for the acquisition of respiratory signals and the created algorithm can provide synchronization of TFES with the patient in quasi-static situation during treatment.

CAPES / A insuficiência respiratória gerada pela lesão medular, em pessoas com tetraplegia e paraplegia torácica alta, tem sido uma das principais causas de morte desses indivíduos. A paralisação, total ou parcial, dos músculos abdominais e do diafragma dificulta a produção de tosse e diminui o volume corrente da ventilação. Este problema pode ser amenizado por meio do tratamento com estimulação elétrica funcional transcutânea (EEFT), na musculatura diafragmática e abdominal, sincronizada com a respiração espontânea. Poucos estudos têm sido direcionados a esta área e foi constatado que é de grande interesse científico que seja desenvolvido um sistema capaz de automaticamente sincronizar a estimulação elétrica com os eventos de inspiração (estimulação diafragmática) e expiração (estimulação abdominal). Por isso, nesta dissertação, desenvolveu-se um sistema de aquisição de sinal respiratório e detecção dos eventos de inspiração e expiração para sincronismo da EEFT durante a respiração tranquila. O sistema emprega uma cinta elástica acoplada a uma célula de carga baseada em strain gauges para a aquisição do sinal respiratório. Um algoritmo, baseado em análise estatística do sinal, foi desenvolvido para a detecção das fases de inspiração e expiração.Testes foram realizados em oito voluntários hígidos. A cinta foi posicionada na região da última costela, e sinais foram adquiridos com o auxílio de um osciloscópio digital. Um fisioterapeuta ajudou na análise dos sinais. Foi realizada a contagem de inspirações e expirações detectadas corretamente. O resultado dos testes alcançou a taxa de 82% de acerto na detecção dos eventos inspiratórios, e 96% para os eventos expiratórios. Os resultados indicam que o sistema desenvolvido é eficiente para a aquisição de sinais respiratórios e o algoritmo criado pode propiciar a sincronização da EEFT, com o paciente tratado em posição quase estática. / The respiratory failure, caused by spinal cord injury in people with high thoracic paraplegia and tetraplegia, has been the major cause of death for those individuals. The total or partial paralysis of the abdominal muscles and the diaphragm hinders the production of cough and decreases tidal volume. This problem can be alleviated by treatment with transcutaneous functional electrical stimulation (TFES), on diaphragm and abdominal muscles synchronized with the spontaneous respiration. Few studies have been conducted on this matter, and it was found that is of great scientific interest the development of a system capable of automatically triggering the electrical stimulation with inspiration (diaphragmatic stimulation) and expiration events (abdominal stimulation). Therefore, in this work, a respiratory signal acquisition system was developed for the detection of inspiration and expiration events for triggering the electrical stimulation during quiet breathing. The system employs an elastic belt attached to a load cell based on strain gauges for acquiring the respiratory signal. An algorithm based on signal statistical analysis was developed for the detection of inspiration and expiration events. Tests were carried out in eight healthy volunteers. The belt was positioned at the last rib region, and signals were obtained with the aid of a digital oscilloscope. A physical therapist helped in the analysis of the signals by counting the inspiratory and expiratory events. The results reached the accuracy of 82% in the detection of inspiratory events, and 96% for expiratory events. The results indicate that the developed system is effective for the acquisition of respiratory signals and the created algorithm can provide synchronization of TFES with the patient in quasi-static situation during treatment.