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Introducción
Obesidad en ventilación mecánica
La obesidad, especialmente la obesidad abdominal (distribución androide) y la obesidad severa, da como resultado alteración de la anatomía y fisiología respiratoria, por lo tanto, condiciona una vía aérea difícil, así como asincronías ventilatorias durante la ventilación mecánica.
La obesidad parece estar asociada con un incremento del riesgo de síndrome de dificultad respiratoria aguda1 e infecciones (predominantemente neumonía).2
En pacientes ventilados, la obesidad incrementa los días de estancia en UCIA, así como los días de ventilación mecánica.3
Sin embargo, se ha observado que, aunque la obesidad incrementa la morbilidad, parece ser protectora contra la mortalidad como se ha evidenciado en pacientes con enfermedad coronaria,4 diabetes tipo 2,5 así como en pacientes críticamente enfermos.6,7 A este fenómeno se le ha nombrado la paradoja de la obesidad.
Modificaciones respiratorias en el paciente obeso:
Las alteraciones ventilatorias del paciente con obesidad se caracterizan por un aumento del trabajo respiratorio, así como disminución del intercambio gaseoso; lo anterior se explica principalmente por la disminución del volumen pulmonar, causado por un desplazamiento craneal del diafragma, por un incremento de masa tisular en el abdomen y de tejido adiposo torácico.8
En múltiples estudios, la frecuencia respiratoria espontánea se ha documentado de 15 a 21 respiraciones por minuto en pacientes mórbidamente obesos (BMI > 40 kg/m2), cuando es cercana a 10 a 12 respiraciones por minuto en pacientes no obesos.9 Además, la presión intraabdominal se eleva debido al incremento del depósito del tejido adiposo visceral.
Los pacientes obesos tienen un decremento en la distensibilidad torácica y pulmonar, una reducción en la capacidad residual funcional y un incremento del trabajo respiratorio comparado con los pacientes no obesos.10
En pacientes obesos existe un incremento en la formación de atelectasias debido a los efectos negativos del peso de la pared torácica y la grasa abdominal en la distensibilidad pulmonar; estas atelectasias son mayormente exacerbadas por la posición supina y después de la anestesia general y la ventilación mecánica.11 Presentándose además disminución de la capacidad residual funcional, lo cual se ha documentado de 5 a 15% por cada 5 kg/m2,12 en el índice de masa corporal y de la oxigenación arterial, la cual disminuye con el incremento del peso, mayormente debido a que el consumo de oxígeno y el trabajo respiratorio está incrementado en pacientes obesos.13 En reposo, el consumo de oxígeno es 1.5 veces mayor en pacientes obesos que en pacientes no obesos.
Poder mecánico como concepto
El poder mecánico de la ventilación es un concepto que describe la compleja relación entre el aparato respiratorio y el ventilador mecánico en términos de entrega de energía.14
Las características elásticas y resistivas del sistema respiratorio de un paciente se combinan con la configuración del ventilador y se expresan como la energía total, utilizada para distender el sistema respiratorio al administrar una respiración; la tasa de entrega de energía define el concepto de poder mecánico,15 la energía por respiración es el producto del valor absoluto de presión multiplicado por la variación de volumen (volumen tidal programado).
Al observar la fórmula del poder mecánico (véase desglose algebraico en Anexos), podemos inferir que el poder mecánico es resultado de la suma de productos, por lo que, al tener un incremento en alguna de las variables, ésta modificará el valor total. Cada componente de la ecuación del movimiento en efecto es una presión. El primero es la elastancia del sistema respiratorio, el segundo el componente resistivo y por último la presión positiva al final de la espiración (PEEP, positive end-expiratory pressure) asignado.
En la Figura 1 se representa la energía que debe ser aplicada al sistema respiratorio para incrementar su volumen, por encima del volumen residual y podemos observar una representación de la ecuación de poder mecánico, que está compuesta por un triángulo grande (en color verde + azul) al que se añade un paralelogramo a la derecha (amarillo).
En dicho triángulo el cateto izquierdo representa el total de volumen, mientras que el cateto superior representa la presión meseta. La hipotenusa representa la distensibilidad del sistema. El área del triángulo grande es la energía elástica total presente al nivel de presión meseta.
La energía elástica total tiene dos componentes: el triángulo pequeño (verde, elasticidad estática) que representa la energía entregada sólo una vez al aplicar PEEP; y el trapezoide rectangular (azul, elasticidad dinámica) cuya área representa la energía elástica representada en cada respiración.
Es importante destacar que el trapezoide rectangular resulta de la suma de dos componentes (ambos en azul), un rectángulo cuya área es volumen tidal multiplicado por PEEP (tercer componente de la ecuación de poder mecánico [PM]) y un triángulo cuya área es igual a volumen tidal multiplicado por el incremento de presión dividido entre 2, lo que es igual a la elastancia por el volumen tidal dividida entre 2 (primer componente de la fórmula).
El segundo componente de la fórmula de poder mecánico es el área del paralelogramo (amarillo), que es la presión resistiva. El tercer componente es el PEEP (sin embargo, este cambio de volumen se aplica en solo una ocasión; por lo que el producto es igual a cero. No obstante, se sigue considerando esta presión en la suma final). De acuerdo con lo anterior, podemos calcular la energía por respiración multiplicando (cada componente de la fórmula) por la variación de volumen.
De esta manera se representa en el artículo original en lo relativo a ejemplificarlo con parámetros programables del ventilador mecánico; sin embargo, se nos presenta en el suplemento electrónico 1 del artículo original el componente algebraico empleado, nuestro equipo realizó la simplificación algebraica para conocer el origen de los componentes de la fórmula original.
Poder mecánico como meta de síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA)
La ventilación mecánica es una maniobra que salva vidas,16 aunque gran parte de los esfuerzos actuales se dirigen a evitar la lesión asociada a la ventilación mecánica. En estudios previos, se han descrito como estrategias de protección pulmonar la presencia de volumen tidal bajo,17-19 PEEP alto20 así como parámetros en lo relativo a la distensibilidad como el valor presión meseta21,22 o el uso de la driving pressure.23,24 Sin embargo, no se había estudiado de manera clínica el efecto de la frecuencia respiratoria, por lo tanto, se estableció un modelo teórico que engloba dichas variables en un concepto que mide la energía transferida del ventilador mecánico al paciente.
Sobre la base de los principios termodinámicos básicos, esta hipótesis atribuye la lesión pulmonar a la tasa de transferencia de energía (potencia mecánica) del ventilador al paciente. Esta disipación de energía dentro de los pulmones puede provocar producción de calor, inflamación y deformación disruptiva de las células y la matriz extracelular.25 Este modelo ha sido importante debido a que incluye los componentes de la ecuación del movimiento alveolar; sin embargo, carece de validación clínica, por lo que el conocimiento de las alteraciones ventilatorias ocasionadas por el incremento del índice de masa corporal (IMC) nos orientaría a un prensar en un incremento del poder mecánico asociado a dicha variable, debido a un incremento en el poder resistivo, se teoriza según lo encontrado en estudios previos y relacionado con el concepto de la paradoja de la obesidad, por lo que ante tal supuesto, habría que ajustar el valor meta de poder mecánico por IMC; asimismo, se han documentado modelos clínicos en los que se ha establecido que las fórmulas simplificadas que excluyen el poder resistivo son equivalentes; lo cual según se teoriza cambia en relación con variables externas como el IMC.
Material y métodos
Se ejecutó un estudio observacional, prospectivo, de tipo correlación, en adultos bajo ventilación mecánica atendidos en la UCIA del 01 de junio a 30 de agosto de 2024. Se incluyeron las siguientes variables de estudio: edad, género, IMC y poder mecánico y las variables necesarias para el cálculo de éste. El tamaño de muestra (14 pacientes) se calculó mediante la fórmula de correlación simple en un grupo con una correlación estimada de 0.5.
Se empleó el programa estadístico SPSS v25.0, con la utilización de estadística descriptiva, las variables cualitativas se expresan en frecuencias y porcentajes. Se probó la normalidad de la distribución mediante la prueba de Kolmogórov-Smirnov, se tomó como significativo el valor de p < 0.05. Se evaluó el coeficiente de correlación r de Pearson entre las variables incluidas y el valor de poder mecánico.
Resultados
Durante el periodo comprendido entre 01 de junio al 30 agosto de 2024 fueron evaluados un total de 16 de los cuales 14 presentaron fueron incluidos en el estudio. La recolección de datos se realizó a través de la medición al ingreso de los parámetros antropométricos y las variables necesarias para el cálculo del valor de poder mecánico.
Características basales de población
De los 14 pacientes evaluados, a todas las variables cuantitativas se les aplicaron pruebas de normalidad, presentando distribución normal, por lo que se aplicó media y desviación estándar (Tabla 1). Entre ellas, la edad obtuvo una media de 45.29 ± 17.81, la talla obtuvo una media de 1.66 ± 0.94, el IMC 30.04 ± 6.68, volumen tidal 422.50 ± 99.17, presión meseta 14.74 ± 2.60, presión resistiva 7.68 ± 3.50, poder mecánico 13.29 ± 4.33. El resto de variables se pueden observar en la Tabla 1.
Tabla 1: Características basales de población.
| Variables | Mínimo-máximo | Media ± DE |
|---|---|---|
| Edad | 18-70 | 45.29 ± 17.81 |
| Talla | 1.54-1.90 | 1.66 ± 0.94 |
| Peso | 52-133 | 83.32 ± 22.95 |
| IMC | 21.05-47.84 | 30.04 ± 6.68 |
| Vol tidal | 280-580 | 422.50 ± 99.173 |
| F. resp. | 16-22 | 18.14 ± 1.460 |
| PEEP | 5-8 | 5.57 ± 0.93 |
| P. meseta | 10-19 | 14.74 ± 2.60 |
| P. Pico | 17-30 | 22.36 ± 4.54 |
| Driving pressure | 5-13 | 9.17 ± 2.41 |
| Presión resistiva | 2.0-15.4 | 7.68 ± 3.50 |
| Poder mecánico | 7.00-22.80 | 13.29 ± 4.33 |
| Sexo, n (%) | ||
| Hombre | 7 (50) | |
| Mujer | 7 (50) |
F. resp. = frecuencia respiratoria. IMC = índice de masa corporal. P. meseta = presión meseta. P. pico = presión pico. Vol tidal = volumen tidal.
Nuestra variable cualitativa se reportó con base en su frecuencia y porcentaje (Tabla 1), siendo la variable sexo que en 50% (7) correspondía a pacientes de sexo femenino, mientras que 50% (7) al sexo masculino.
Correlación de Pearson
Al tratarse de variables de distribución normal, se realizó un modelo de correlación de Pearson, se encontró una correlación entre el poder mecánico-IMC de 35% (p = 0.214); poder mecánico-talla se encontró una correlación de 85% (p < 0.001), poder mecánico-presión resistiva 49% (p = 0.075), poder mecánico-presión pico 0.740 (p = 0.002), poder mecánico-volumen tidal 0.737 (p = 0.003). El resto de variables se pueden observar en la Tabla 2.
Discusión
El poder mecánico es un modelo que se ha propuesto para identificar la lesión pulmonar asociada a la ventilación mecánica; sin embargo, podría definirse como la suma de productos entre la distensibilidad pulmonar, la presión resistiva y el PEEP; dentro de estas variable es tomado en cuenta el cambio de volumen, lo que puede traducirse como el volumen tidal programado; Pelosi en su artículo titulado How I ventilate an obese patient refiere que el valor meta propuesto para minimizar VILI se encuentra entre 17-20 J/min; sin embargo, desconociéndose si el paciente con obesidad toleraría mayores valores,26 ya que en estados de incremento del IMC se ha observado un aumento en la presión resistiva debido al peso de la grasa torácica sobre la pared torácica, el desplazamiento craneal del diafragma y la tendencia a una mayor frecuencia respiratoria en este grupo, por otro lado Amato en su artículo nombrado Ventilatory variables and Mechanical Power in Patients with Acute Respiratory Distress Syndrome27 concluyó que el poder mecánico sí tiene asociación con la mortalidad, durante la ventilación en modo asisto-controlado en SDRA; aunque encontró un modelo similar sólo tomando la driving pressure y la frecuencia respiratoria, excluyendo de esta manera la presión resistiva, por lo que al tomar el artículo de Gattinoni Ventilator-Related causes of lung injury: The mecanical power,14 quien encontró que este incrementa exponencialmente con el volumen tidal y con el incremento de la driving pressure, en este estudio se decidió evaluar el incremento de la presión resistiva y su repercusión en el incremento de la variable de estudio (IMC) y el incremento subsecuente del poder mecánico debido a lo anterior; sin embargo, sin poder identificar una correlación significativa entre dichas variables. Al analizar los componentes de la fórmula del IMC (talla y peso) y siendo el primero un determinante de las fórmulas actualmente empleadas para la programación del volumen tidal (peso predicho y peso ideal), se puede concluir que a mayor talla, mayor el volumen tidal a programar, y como se había descrito el incremento de volumen tidal aumenta exponencialmente el poder mecánico; lo relevante en este estudio es que existe una correlación significativa entre la talla y el valor de poder mecánico, algo que puede ser explicado matemáticamente debido a que el poder mecánico es una suma de productos; sin embargo, en nuestro país la media de talla es menor a la media mundial, por lo que se necesitarán estudios enfocados para decidir la aplicabilidad de esta variable como meta de protección pulmonar en pacientes latinoamericanos.
Conclusiones
A pesar del fundamento teórico no se encontró correlación entre el IMC y el poder mecánico; sin embargo, el análisis de esta fórmula nos permite dilucidar que la talla es un factor con una alta correlación con el poder mecánico y nos lleva a cuestionar el valor de esta meta de protección pulmonar y su aplicabilidad en pacientes de nuestro medio.
