Flusso d'aria e circonferenza dinamica dell'addome e del torace per adulti con diverse impostazioni di ventilazione a pressione positiva continua delle vie aeree e frequenze respiratorie

Jun 12, 2023

Dati scientifici, volume 10, numero articolo: 481 (2023) Citare questo articolo

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La ventilazione a pressione positiva continua delle vie aeree (CPAP) è una terapia respiratoria comunemente prescritta che fornisce una pressione positiva di fine espirazione (PEEP) per assistere la respirazione e prevenire il collasso delle vie aeree. L’impostazione della PEEP è molto dibattuta ed è quindi titolata principalmente in base ai sintomi di un supporto eccessivo o insufficiente. Tuttavia, i periodi di titolazione sono impegnativi per il medico e possono provocare barotraumi o sottoossigenazione durante il processo. Lo sviluppo di metodi basati su modelli per personalizzare in modo più efficiente la terapia CPAP in base alla risposta specifica del paziente richiede dati clinici sulle interazioni polmone/CPAP. A tal fine, è stato condotto uno studio per stabilire un set di dati sull'interazione polmone/CPAP di soggetti sani. Pressione, flusso e volume corrente sono stati registrati insieme a misure secondarie della circonferenza dinamica del torace e dell'addome, per convalidare meglio i risultati del modello e valutare le modalità respiratorie, il reclutamento muscolare e lo sforzo. Sono stati inclusi N = 30 soggetti (15 maschi; 15 femmine). Sono stati inclusi asmatici e fumatori/vapers autodichiarati, offrendo una valutazione preliminare di eventuali differenze potenziali nella risposta alla CPAP derivanti dai cambiamenti della rigidità polmonare in questi scenari. Sono stati registrati anche ulteriori dati demografici associati alla funzione polmonare (sesso, età, altezza e peso).

Il peso delle malattie respiratorie croniche è in aumento con l’aumento dell’inquinamento atmosferico e dei tassi di obesità, insieme alla mobilità globale e alla trasmissione delle malattie1,2,3,4,5,6,7. Attualmente, la diagnosi e il trattamento delle malattie respiratorie si basano prevalentemente sul giudizio clinico e su test che possono essere condotti solo in contesti clinici8,9,10,11,12,13,14,15. Pertanto, la capacità di diagnosi e trattamento è limitata e può trattare solo i soggetti con malattia avanzata. Mirare alle malattie croniche con la diagnosi precoce per prevenire o rallentare la progressione della malattia, e quindi ridurre l’onere sociale ed economico, richiederebbe una maggiore capacità di test che non è attualmente economicamente fattibile dato che molti sistemi sanitari hanno già capacità o superamenti16,17,18,19.

Lo sviluppo delle capacità di monitoraggio respiratorio a domicilio aumenterebbe la capacità di test e consentirebbe un monitoraggio e un’assistenza a distanza più efficaci. Un miglioramento significativo dei test a domicilio ridurrebbe anche l’onere dei test ospedalieri sul sistema sanitario. Affinché i test a domicilio siano implementati con una capacità equivalente ai test clinici sono necessari modelli robusti e sistemi di monitoraggio basati su modelli, in grado di identificare metriche clinicamente rilevanti. Il primo passo è costituito da set di dati respiratori di alta qualità per sviluppare e testare questi metodi.

Dal punto di vista biomeccanico, l'inspirazione è guidata da una diminuzione della pressione pleurica, creando un gradiente di pressione tra la pressione atmosferica negli orifizi orale/nasale e guidando il flusso nei polmoni attraverso il tratto respiratorio20,21. La diminuzione della pressione pleurica è generata dall'espansione dello spazio pleurico, guidata prevalentemente dalla discesa del diaframma20,21. Inoltre, la contrazione dei muscoli intercostali solleva la gabbia toracica, contribuendo all'espansione plurale20,21. L'espirazione è considerata prevalentemente passiva durante le normali modalità respiratorie. Tuttavia, può essere prodotto attivamente in caso di aumento della domanda/carico respiratorio mediante il movimento eccentrico del diaframma, riducendo con forza il volume pleurico ed espellendo l'aria dai polmoni20,21.

Dal punto di vista diagnostico, le malattie respiratorie croniche sono classificate in base alla composizione e alla localizzazione delle anomalie ostruttive e restrittive8,22. Le anomalie ostruttive agiscono per occludere le vie aeree attraverso costrizione, infiammazione o collasso e causano un aumento della resistenza delle vie aeree8,23,24. Le anomalie restrittive possono essere intrinseche e irrigidire il tessuto polmonare provocando cicatrici/fibrosi oppure estrinseche e irrigidire il torace in caso di gravi ustioni e obesità3,8,25,26,27. Clinicamente, la potenziale presenza di anomalie è indicata principalmente dai cambiamenti osservati nel pattern respiratorio, nella palpazione, nella percussione, nell'auscultazione e nell'ossimetria8,28,29,30.