En el sistema PAV el ventilador detecta el esfuerzo inspiratorio que realiza el paciente. Esto se consigue mediante la medida precisa del flujo y el volumen que abandonan el ventilador hacia el paciente. Ambos están en función del descenso inspiratorio de la presión alveolar que el paciente genera mediante su contracción muscular. El flujo y el volumen son amplificados mediante sendos controles de ganancia ajustables y la suma de ambos constituye la señal de control que genera la respuesta en presión del ventilador. El ventilador responde con la rápida entrega de flujo en respuesta a esta señal de control (fig. 2).

Figura 2.

Esquema del sistema PAV. El modo PAV proporciona asistencia proporcional al esfuerzo mediante la medida continua del flujo y el volumen (1) que abandona el ventilador en dirección al paciente y que está en función de la presión muscular (Pmus) que genera el paciente y que lleva a una disminución del presión alveolar (Palv). El flujo y el volumen son amplificados (AF y AV) mediante sendos controles de ganancia ajustables (2) y la suma de ambas señales constituye la señal de control de entrada (3) que genera la respuesta en presión del motor ventilador. El motor mueve el pistón haciendo que el ventilador responda con una rápida entrega de flujo al paciente en proporción a su Palv venciendo la presión elástica y resistiva. Las curvas de presión-tiempo y flujo-tiempo resultantes del ciclo mecánico (4) muestran que el patrón de presurización es gradual, alcanzando el valor máximo al final de la inspiración siguiendo la proporcionalidad en todo momento. Nótese que el ciclado espiratorio coincide con la caída de presión inspiratoria, es decir el cese del esfuerzo inspiratorio (segunda línea discontinua), y de la morfología sinusoidal del flujo, más fisiológica, de la fase inspiratoria.

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La proporcionalidad en la asistencia viene determinada por la ecuación de movimiento del sistema respiratorio. Esta ecuación dice que la presión total que es necesaria aplicar para insuflar el pulmón debe vencer la presión resistiva (flujo×resistencia) y la presión de retracción elástica (volumen×elastancia) del sistema respiratorio:

Durante la ventilación asistida la presión total es la suma de la presión generada por la contracción muscular del paciente (Pmus) y la presión generada por el ventilador (Pvent).

Los niveles de asistencia en flujo y volumen son ajustados de forma independiente por el usuario. Para ello se necesita estimar las características mecánicas pasivas, resistencia y elastancia, al inicio del ajuste y de forma intermitente. Una vez conocidas, la asistencia en presión proporcionada por el ventilador viene determinada por la suma de la asistencia en flujo y en volumen:

Dada la naturaleza cambiante de la mecánica respiratoria, el sistema requiere la medida frecuente de los valores de elastancia y resistencia. Existe por tanto el riesgo de asistencia excesiva o insuficiente en casos de errores de estimación o falta de concordancia entre los valores estimados y actuales. En el caso de una sobreestimación, la compensación es excesiva, pudiendo retrasar el ciclado espiratorio prolongando la asistencia más allá del cese del esfuerzo inspiratorio del paciente, fenómeno conocido como «run-away»7,8.

Recientemente se ha introducido una forma simplificada y mejorada llamada ventilación asistida proporcional con carga ajustable, o PAV+. Este modo ha introducido 2 mejoras fundamentales: 1) la medición no invasiva de la mecánica respiratoria de forma semicontinua que permite un ajuste automático de asa cerrada del nivel de asistencia. Esta medición se realiza introduciendo breves pausas (300ms) al final de la inspiración cada 8-15 respiraciones que permiten estimar la resistencia9 y la elastancia10; 2) el ajuste automático de un único nivel de asistencia en flujo y volumen que pasa a ser una fracción constante de los valores medidos de resistencia y elastancia.

Durante la ventilación en PAV+ simplemente se necesita ajustar el porcentaje en el que el ventilador debe asistir el esfuerzo del paciente. Así, un nivel de asistencia del 70% significa que el ventilador contribuirá en un 70% a la presión total alcanzada dejando al paciente el 30% restante. La proporcionalidad se simplifica quedando como:

Para un nivel de asistencia fijado en un 70% la proporcionalidad es de 3, o dicho de otro modo, el sistema multiplicará por 3 la asistencia instantánea en presión.

Tras activar el disparo inspiratorio por presión o flujo, la presión inspiratoria progresa de acuerdo a la proporcionalidad pautada siguiendo un perfil idéntico a la Pmus. El resultado es una presurización gradual, alcanzándose la máxima presión solo al final de la inspiración. En el momento en que comienza a descender el esfuerzo del paciente, la entrega de flujo también disminuye con lo que el ciclado espiratoriocoincide en general con el cese del esfuerzo del paciente.

Numerosos estudios clínicos han comparado las ventajas fisiológicas de la PAV respecto a modos asistidos convencionales. Marantz et al.7 caracterizaron la respuesta fisiológica a la PAV de pacientes dependientes de ventilación mecánica. Comprobaron que durante la PAV, en ausencia de limitaciones impuestas por la mecánica respiratoria, el SCR del paciente es el que determina el volumen corriente (Vt) y la frecuencia en respuesta a niveles variables de asistencia. Los pacientes tienden a reducir el Vt, y a aumentar la frecuencia para mantener el volumen minuto elegido. Esto resulta en una reducción de las presiones inspiratorias.

Respecto a la PSV, la PAV ha mostrado niveles de descarga muscular11,12 similares13,14 y una mejor compensación a la hipercapnia15. En respuesta a un aumento en la carga elástica del 30%, Kondili et al.16 mostraron una mayor eficiencia en la compensación (menor aumento del trabajo respiratorio) con PAV+ en comparación con PSV. Xirouchaki et al. compararon la efectividad de PSV versus PAV+ para mantener a pacientes críticos dependientes de ventilación mecánica en ventilación asistida. Encontraron que la PAV+ aumentaba significativamente la probabilidad de permanencia en ventilación espontánea además de reducir de manera importante la asincronía paciente-ventilador17. Gracias precisamente a una reducción en la asincronía paciente-ventilador, Bosma et al. mostraron que la PAV resultó en una mejor calidad de sueño con menos disrupciones en comparación con la PSV18.

El sistema PAV depende de un disparo neumático y tiene por tanto las mismas limitaciones para el ciclado inspiratorio en pacientes con hiperinsuflación dinámica y PEEP intrínseca que los modos tradicionales. Aunque el ciclado espiratorio, basado en el flujo, acompaña al cese del esfuerzo inspiratorio, se han descrito asincronías espiratorias sobre todo con niveles altos de asistencia19.

El modo PAV puede utilizarse también en ventilación no invasiva (VNI). Comparado con la PSV, principalmente en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), la PAV resulta habitualmente en mayores niveles de tolerancia, mejor respuesta fisiológica y menores complicaciones20–22. Sin embargo, la PAV no ha demostrado una reducción en la necesidad de intubación en comparación con la PSV. Ello podría estar relacionado con el hecho de que las fugas, principal causa de desadaptación y asincronía durante la VNI23, afectan por igual al disparo en la PAV y en la PSV.

Con el sistema PAV+ se dispone de una monitorización semicontinua de la elastancia y resistencia del sistema respiratorio. Además de proporcionar una valiosa información evolutiva también permite evaluar de forma inmediata la respuesta a cambios en los parámetros respiratorios o detectar precozmente posibles complicaciones. Permite también estimar y monitorizar la Pmus ya que es el único factor no conocido de la ecuación del movimiento. Sabiendo la Pmus se puede a su vez calcular el trabajo respiratorio ayudando a seleccionar un nivel de asistencia adecuado que evite un trabajo o reposo muscular excesivo24.

La utilización de la EAdi para el control del ventilador tiene una serie de ventajas teóricas. Es una señal que mide directamente, sin cálculos ni estimaciones, la eferencia del SCR, integrando la suma temporal y espacial del impulso respiratorio neural que se traduce en la activación diafragmática27. La amplitud de la señal depende del grado de reclutamiento y la intensidad y frecuencia de disparo de las unidades motoras y por tanto refleja la intensidad con la que el paciente desea respirar27,28. Desde su origen, esta señal tarda menos de 20ms hasta desencadenar la respuesta mecánica del diafragma29, unas 3-4 veces más rápido que el tiempo de respuesta al disparo neumático de los ventiladores modernos. Es por tanto la señal más cercana al origen del estímulo respiratorio que la tecnología actual permite utilizar.

Durante la NAVA el ciclado inspiratorio viene determinado por la detección del ascenso de la EAdi sobre el nivel espiratorio con un umbral de sensibilidad determinado por el usuario. El ciclado espiratorio ocurre cuando la EAdi desciende a un 70% del valor máximo inspiratorio (fig. 3). Esto permite ajustar la duración de los tiempos inspiratorios y espiratorios mecánicos a los tiempos inspiratorios y espiratorios neurales del paciente determinados por el SCR, como ningún otro modo ventilatorio30. Además elimina las limitaciones del disparo neumático ya que no se afecta por fugas ni por la presencia de hiperinsuflación dinámica. Ello hace de la NAVA el modo ventilatorio que en teoría es capaz de ofrecer un mayor nivel de sincronía paciente-ventilador.

Figura 3.

Señal EAdi y curvas respiratorias características durante la ventilación en NAVA. A. Señal EAdi. El inicio de la inspiración viene dado por el aumento en la actividad de la EAdi (primera línea discontinua) partiendo de la actividad espiratoria que en condiciones normales es 0. En el momento en que la EAdi alcanza un valor umbral (primera línea de puntos) el ventilador comienza la asistencia hasta que la EAdi desciende a un 70% del valor máximo (segunda línea de puntos). El tiempo inspiratorio neural comprende el periodo entre las 2 líneas continuas, finalizando cuando la EAdi alcanza su valor máximo. El tiempo ventilatorio mecánico comprende el periodo entre las 2 líneas discontinuas (ciclado inspiratorio y espiratorio). Nótese que, aunque mínimo, existe un desfase en el tiempo entre los tiempos neurales y mecánicos debido a los criterios de ciclado impuestos. En B, las curvas de presión, flujo y EAdi de un ciclo muestran la perfecta sincronía inspiratoria (primera línea discontinua) y el ciclado espiratorio que se produce inmediatamente iniciado el tiempo neural del paciente, en relación con el cese del esfuerzo inspiratorio. Al igual que en PAV, la presurización es gradual y en NAVA sigue la morfología de la fase inspiratoria de la EAdi. El nivel de NAVA es de 1 pudiendo observarse que la presión final inspiratoria alcanzada es de 22cmH2O que corresponde a la EAdi (=12)×nivel NAVA (=1)+el nivel de PEEP (=10). Adaptada de Suárez-Sipmann et al.30.

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Al igual que durante la PAV, la asistencia inspiratoria es en todo momento proporcional al esfuerzo del paciente y viene determinada por una constante de proporcionalidad ajustada por el usuario, llamada nivel NAVA, que amplifica la progresión instantánea de la EAdi durante la fase inspiratoria. La presión en la vía aérea (Pva), sobre el nivel de PEEP, en cada momento de la inspiración viene determinada por:

Se han propuesto diferentes métodos para ajustar el nivel NAVA, que teóricamente sería aquel que proporciona un nivel adecuado de descarga muscular. Brander et al. han descrito un método basado en la respuesta en Vt y Pva a niveles ascendentes del nivel NAVA31. Partiendo de niveles bajos describen una doble respuesta: un aumento gradual hasta un nivel NAVA a partir del cual el Vt y la Pva alcanzan una meseta. El nivel NAVA óptimo sería el que coincide con la transición de la fase de ascenso a la fase en meseta de los valores de VT y Pva. A su vez, Rozé et al. han propuesto el ajuste de un nivel NAVA que alcance el 60% de la EAdi máxima obtenida tras una prueba estandarizada con mínima asistencia (presión de soporte de 7cmH2O y PEEP 0) de una hora de duración32.

Varios estudios clínicos han evaluado y comparado la respuesta fisiológica a NAVA. Estos estudios han mostrado de forma consistente una significativa mejoría en la sincronía paciente-ventilador, una menor tendencia a la sobreasistencia y una mayor variabilidad del patrón respiratorio en comparación con la PSV en diferentes grupos de pacientes33–40. Los esfuerzos ineficaces, es decir, esfuerzos inspiratorios del paciente que no se acompañan de una asistencia mecánica, virtualmente desaparecen en la NAVA34. También, a diferencia de la PSV, incrementos en el nivel de asistencia han mostrado tener un menor efecto sobre los tiempos de ciclado inspiratorio y espiratorio35 asegurando una mejor sincronía en un rango amplio de asistencia. Patroniti et al.38 han proporcionado una detallada descripción del patrón ventilatorio durante la NAVA. En pacientes con insuficiencia respiratoria compararon la respuesta a niveles crecientes del nivel NAVA con niveles crecientes de PSV (fig. 4). En la NAVA los pacientes mantuvieron un Vt y una frecuencia respiratoria similares, incluso con niveles de asistencia altos, a pesar de un aumento en la Pva lo que se correspondía con un descenso en la EAdi. Por el contrario, durante la PSV, el Vt y la presión aumentaron (hasta más de un 100% con el nivel máximo) mientras que la frecuencia y la EAdi disminuyeron.

Figura 4.

Efecto de diferentes niveles NAVA y presión soporte. Nótese como en NAVA, a diferencia de la presión de soporte, niveles mayores de asistencia no aumentan el volumen corriente ni disminuyen la frecuencia respiratoria y la presión en la vía aérea alcanza una meseta con niveles mayores de asistencia lo que se corresponde con un descenso en la EAdi. El aumento de la asistencia lleva parejo un aumento de la variabilidad en volumen corriente en NAVA mientras que esta disminuye en PSV. NAVA level: nivel nava; PS: presión de soporte; EAdi: actividad eléctrica diafragmática; CV EAdi peak: coeficiente de variación de la actividad eléctrica diafragmática; CV TV: coeficiente de variación del volumen corriente; Paw: presión en la vía aérea; RR: frecuencia respiratoria; TV/kg: volumen corriente por kg de peso ideal. * p<0,05 frente al nivel más bajo de asistencia para el mismo modo ventilatorio. ** p<0,05 frente al nivel más alto de asistencia para el mismo modo ventilatorio. Adaptada de Patroniti et al.38.

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Al igual que durante PAV, los estudios con NAVA han mostrado que los pacientes tienden a elegir un volumen corriente protector (6ml/kg) con niveles moderados de asistencia y una frecuencia respiratoria por lo general más alta.

El modo NAVA ha mostrado facilitar la ventilación asistida también en pacientes con un grave deterioro de la función respiratoria. Así, el modo NAVA redujo las asincronías en pacientes bajo soporte con oxigenación extracorpórea y un severo deterioro de la distensibilidad pulmonar37 en comparación con la PSV, y consiguió una mejor autorregulación de la PCO2 durante el destete de la oxigenación extracorpórea41 manteniendo en ambos casos parámetros ventilatorios protectores con Vt bajos.

Por su modo de funcionamiento, la NAVA puede ser especialmente interesante para la VNI ya que no se afecta por fugas. En este sentido, Piquilloud et al.42 y Bertrand et al.43 mostraron una significativa reducción de las asincronías en la NAVA respecto a la PSV durante la VNI tanto en pacientes con EPOC reagudizada como en pacientes hipoxémicos.

La señal EAdi ofrece nuevas e interesantes posibilidades de monitorización respiratoria. Al proporcionar una medida directa y continua del estímulo respiratorio central del paciente permite evaluar la respuesta a cambios en el nivel de asistencia, detectar apneas, evaluar efectos de la sedación y también evaluar el estímulo respiratorio neural. La EAdi es la mejor herramienta disponible para monitorizar la sincronía paciente-ventilador ya que proporciona información directa de los tiempos inspiratorios y espiratorios neurales y de su relación con los tiempos mecánicos. Permite determinar la frecuencia neural (la real del paciente) lo que da más valor a esta variable a la hora de determinar el grado de estrés o bienestar del paciente. Recientemente se han descrito varios índices derivados de la señal EAdi. La eficiencia neuroventilatoria, medida como Vt/EAdi, indica la capacidad del diafragma para generar volumen, normalizado para el estimulo neuronal. Integra en un mismo parámetro información acerca del estímulo respiratorio, la función diafragmática y la carga respiratoria, y ha mostrado ser un buen predictor del destete44,45. La eficiencia neuromecánica, medida como Pva/EAdi durante una oclusión en la que el paciente inspira contra una válvula cerrada, proporciona una estimación de la capacidad del diafragma para generar fuerza en relación con el esfuerzo inspiratorio neural. De la eficiencia neuromecánica, Bellani et al. han derivado un método para estimar la Pmus a partir de la EAdi pudiendo así aportar una información más objetiva para determinar el mejor nivel NAVA46.

A diferencia de los otros modos revisados, la ASV es en realidad un modo mixto que puede funcionar como un modo controlado o asistido en función de la contribución del paciente.

En la figura 5 se muestra esquemáticamente los principios del funcionamiento y sistema de control de la ASV. El usuario fija un porcentaje de volumen minuto objetivo basado en el peso corporal del paciente.

Figura 5.

Principio de funcionamiento de ASV. Antes del comienzo el clínico introduce los datos de peso del paciente, porcentaje de volumen minuto (estimado a priori en función del paciente y la patología), FiO2, PEEP y el límite de presión inspiratoria máxima (Pmáx). Mediante el análisis de la curva flujo-volumen se determina la constante de tiempo espiratorio y mediante un ajuste de mínimos cuadrados se calcula la mecánica respiratoria y la presencia de PEEP intrínseca. El algoritmo de control de asa cerrada de la ASV ajusta la presión inspiratoria de acuerdo a la ecuación iterativa derivada de Otis y Mead. La combinación del volumen minuto y frecuencia objetivos son ajustados de forma continua para alcanzar y mantener al paciente sobre la curva isovolumen minuto (IsoVM). Adaptada de referencia Tassaux et al.54.

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En condiciones normales el %Vmin es del 100% con posibilidad de elegir entre 25 y 300% dependiendo de las condiciones del paciente.

Hay que recordar aquí que el volumen minuto es la suma del volumen de la ventilación alveolar (el volumen «efectivo») y el volumen del espacio muerto. Por ello, la ASV incorpora una estimación del espacio muerto en su algoritmo que el sistema asume ser de 2,2ml/kg. La ASV va entonces ajustando el nivel de presión y frecuencia respiratoria ciclo-a-ciclo siguiendo su algoritmo para mantener el patrón ventilatorio de acuerdo al objetivo de volumen minuto fijado, en función de las características mecánicas del sistema respiratorio y de la frecuencia respiratoria espontánea del paciente. El ciclado inspiratorio utiliza el disparo neumático convencional por presión o flujo y el ciclado espiratorio es por flujo como en la PSV.

Dada su naturaleza «mixta», la ASV ha sido evaluada tanto en su funcionamiento como modo controlado como en su faceta de modo asistido. La mayoría de los estudios clínicos se han centrado en evaluar la ASV en condiciones de ventilación pasiva (controlada) comparándola con otros modos y en concreto evaluando si ASV resulta en parámetros protectores (Vt y Pva bajos,) de forma automatizada y eficiente.

Como modo asistido, motivo por el que nos interesa en esta revisión, la ASV ha sido estudiada principalmente como modo para facilitar el destete. La ASV mostró ser un método seguro y eficaz que ayuda a simplificar el proceso de destete en el postoperatorio de cirugía cardiaca49–51 y en pacientes con EPOC52 asociado además a un menor consumo de recursos. En estudios comparativos, la ASV no ha mostrado reducir los tiempos de ventilación mecánica en cirugía cardiaca50,51 pero sí en pacientes con EPOC, en los que Kirakli et al. obtuvieron una reducción en el tiempo de destete de más de 24h en comparación con la PSV53.

El mejor estudio clínico comparativo evaluando el efecto de ASV sobre la sincronía paciente-ventilador fue realizado por Tassaux et al. En comparación con ventilación intermitente sincronizada SIMV-PSV, la ASV mejoró la sincronía, disminuyendo la carga muscular para un similar volumen minuto entregado54.

Recientemente el modo ASV ha ido introduciendo mejoras añadiendo al algoritmo un control de asa cerrada para el CO2 final espiratorio (etCO2)55 y la saturación de oxígeno. El resultado es un sistema ASV evolucionado llamado IntelliVent™ que permite implementar una estrategia ventilatoria protectora tanto en la fase de control como en la de asistencia para el destete56.

El sistema utiliza en su algoritmo de control los valores de Vt, frecuencia respiratoria y etCO2. Estos valores son promediados cada 2min, (5min en caso de una modificación en el nivel de presión) y proporcionan al algoritmo un «diagnóstico ventilatorio». El sistema responde de la siguiente manera: 1) disminuye el nivel de PSV en el caso de un diagnóstico de sobreasistencia (por ejemplo, la combinación de un Vt alto con frecuencia y etCO2 bajos), 2) aumenta la asistencia en caso de asistencia insuficiente (aumento de la frecuencia junto a otros criterios adicionales) y 3) sin cambios en caso de ventilación normal. El objetivo es llevar al paciente a una zona de bienestar respiratorio para poder iniciar el destete. Esta zona de bienestar se deriva de las características del paciente (peso, tipo de patología, tamaño del tubo endotraqueal, tipo de humidificador). El clínico introduce estos valores en el ventilador que son los que determinan los límites de Vt, frecuencia y etCO2, y los ajustes de PSV a realizar. El protocolo automatizado de destete pasa por una fase de adaptación automatizada del nivel de PSV seguida de una fase automatizada de reducción de la PSV y finalmente a una prueba de ventilación espontánea automatizada.

SmartCare™ tiene el potencial de facilitar el proceso de destete, reduciendo la necesidad de recursos y disminuyendo el tiempo en ventilación mecánica. Estudios clínicos han mostrado datos algo discordantes respecto a este beneficio dependiendo de si el grupo control incluía57 o no58 protocolos de destete y recursos (relación paciente/enfermera) suficientes59. En el estudio multicéntrico más reciente incluyendo a 92 pacientes con más de 24h en ventilación mecánica, el destete automatizado redujo en un día el tiempo de ventilación mecánica así como la necesidad de traqueotomía en comparación con un grupo de destete convencional protocolizado60.

La V-PSV (noisy ventilation) se basa en la aplicación recurrente de un set de 600 valores de presión generados aleatoriamente. Estos siguen una distribución normal con una media y desviación estándar ajustados para conseguir el nivel de variabilidad deseado (medido por el coeficiente de variación; en general de 1±0,3 para conseguir una variabilidad del 30%)63. El valor medio de presión se ajusta para obtener un Vt de 6ml/kg y los límites de presión vienen determinados por el límite de presión superior y el nivel de presión espiratoria (PEEP o CPAP) ajustados. El clínico puede ajustar el nivel de variabilidad entre 0 y 100%, y el sistema mantiene una presión media estable.

Los estudios experimentales han mostrado de forma consistente efectos fisiológicos beneficiosos tales como mejoras en el intercambio gaseoso y la mecánica respiratoria. Un aspecto relevante es su posible papel beneficioso en la protección pulmonar64. Los mecanismos por los que mejora la mecánica respiratoria no están del todo dilucidados, pero se postula un efecto de reclutamiento alveolar y un posible efecto sobre la estimulación de la producción y liberación de surfactante65.

Siendo un modo atractivo, ante la ausencia de datos clínicos quedan muchas preguntas por contestar para determinar su verdadera utilidad clínica. Por ejemplo, qué patrón o qué nivel de variabilidad son los más adecuados para una situación dada. En este sentido, Spieth et al.63 mostraron en un modelo experimental de depleción de surfactante que el mejor compromiso en mejora de la mecánica respiratoria e intercambio gaseoso se obtenía con un coeficiente de variación del 30% que de modo interesante coincide con los valores de variabilidad respiratoria normal durante la ventilación espontánea63. En los pacientes habrá que determinar si este nivel de variabilidad es también el óptimo y si la variabilidad extrínseca ofrece ventajas respecto a la intrínseca del paciente como la introducida en PAV o NAVA, así como sus efectos sobre la sincronía paciente-ventilador.