Ventilazione meccanica non invasiva NIV: cos’è un sistema CPAP? Vantaggi ed indicazioni cliniche 

Raffaele Nigro

27 Set, 2022

Il termine ventilazione meccanica non invasiva (NIV) si riferisce a qualsiasi metodica in grado di erogare un supporto ventilatorio al paziente attraverso l’impiego di un’interfaccia quale una maschera o un casco.

Questo approccio si differenzia da quello invasivo, in cui la normale anatomia delle vie aeree viene bypassata dall’impiego di un tubo, di una maschera laringea o da una tracheostomia.  

Il principale vantaggio della NIV è quello di poter essere usata, nella maggior parte dei casi, anche al di fuori del classico setting intensivo. L’obiettivo principale di questa metodicaè, infatti, quello di migliorare lo scambio dei gas e ridurre il lavoro respiratorio, in presenza di una condizione di insufficienza respiratoria. 

L’insufficienza respiratoria richiede, qualunque sia la causa che l’abbia determinata, un intervento rapido e coerente per ridurre da un lato la dispnea e la fatica respiratoria, e dall’altro per migliorare lo stato di ossigenazione del paziente. Questi risultati si ottengono proprio grazie alla ventilazione non invasiva (NIV) che comporta anche altri vantaggi. 

La precoce applicazione della ventilazione non invasiva (NIV) permette di ridurre la necessità dell’intubazione e della ventilazione invasiva con una riduzione delle complicanze, principalmente di tipo infettivo, a cui si associa un elevato rischio di morte. 

COS’È LA CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) 

L’acronimo CPAP significa “Pressione Positiva Continua applicata alle Vie Aeree” ed è considerata la metodica di ventilazione meccanica più semplice: viene applicata sempre la stessa pressione alle vie aeree del paziente, sia in fase inspiratoria che in fase espiratoria, e il paziente, in stato cosciente, deve essere in grado di compiere tutto il lavoro respiratorio gestendo autonomamente le fasi dell’atto respiratorio.  

Proprio per la sua estrema semplicità di utilizzo, alcuni autori non la ritengono una vera e propria metodica di ventilazione meccanica, anche se, in determinate situazioni cliniche, come nell’edema polmonare acuto cardiogenico, consente di produrre effetti emodinamici favorevoli (riduzione del precarico e del postcarico ventricolare), ed effetti ventilatori determinanti (reclutamento alveolare) che si traducono in un aumento della ventilazione alveolare.                   

La CPAP, per le sue caratteristiche, solitamente viene applicata in maniera non invasiva, tramite un’interfaccia che può essere la maschera (facciale/nasale o full-face) o il casco, rientrando quindi nell’ambito di ventilazione meccanica non invasiva (NIV). 

In alcuni casi può tuttavia essere applicata anche tramite tubo endotracheale, quindi in maniera invasiva. 

È possibile erogare la pressione positiva continua alle vie aeree del paziente (CPAP) con differenti sistemi; i più utilizzati sono: 

  • CPAP con ventilatore polmonare 
  • Sistemi ad alto flusso con generatore di flusso tipo Venturi 
  • Sistemi ad alto flusso con generatore di pressione  

Andiamo ora a vedere nel dettaglio questi sistemi di erogazioni della CPAP. 

SISTEMI DI EROGAZIONE DELLA CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) 

CPAP con ventilatore polmonare 

La maggior parte dei ventilatori polmonari, sia di derivazione domiciliare che da terapia intensiva, consentono la possibilità di erogare una pressione continua alle vie aeree del paziente (CPAP), tra le varie modalità ventilatorie implementabili. Questo di solito avviene attraverso un algoritmo dedicato o, più semplicemente impostando valori di pressione inspiratoria ed espiratoria uguali nell’ambito di una ventilazione a controllo di pressione in respiro spontaneo.  

Il principale svantaggio di questi sistemi è insito nel loro essere macchine sviluppate per fornire diverse modalità ventilatorie, spesso complesse, quindi, non permettono un utilizzo dedicato solamente all’erogazione della CPAP, di per sé molto semplice e immediato. 

Alla luce di queste considerazioni i ventilatori polmonari non sono i sistemi ideali per erogare la CPAP. Inoltre, la learning curve per gli operatori è lenta, vista la complessità di utilizzo del sistema. 

  • Una sottocategoria dei ventilatori polmonari sono le CPAP elettriche, utilizzate prevalente per un uso domiciliare per problematiche croniche (ad esempio il trattamento delle apnee ostruttive del sonno). Questi sistemi sono alimentati come i ventilatori, in maniera elettrica, e possiedono una turbina o un pistone che generano il flusso e la pressione al paziente. Rispetto ai ventilatori tradizionali le CPAP elettriche sono nate per erogare solo CPAP, ed essendo destinate principalmente a pazienti cronici, i flussi inspiratori non sono di norma elevati, pertanto il sistema è in grado di soddisfare facilmente le esigenze ventilatorie del paziente. 

Sistemi ad alto flusso con generatore di flusso tipo Venturi 

I sistemi ad alto flusso con generatore di flusso tipo Venturi vengono principalmente utilizzati per erogare CPAP in condizioni di urgenza, nel paziente acuto. Sono di semplice utilizzo e il principio di funzionamento si basa su un generatore di flusso tipo Venturi che consente di miscelare un gas sorgente ad alto flusso (di norma O2) con aria ambiente, al fine di ottenere in uscita al paziente elevati flussi di miscela (fino a 130-140 L/min).  

Attorno al 1800 il fisico italiano Gian Battista Venturi elaborò la sua teoria, mettendo insieme i risultati delle sue considerazioni riguardo alla Legge di Poiseuille e al Teorema di Bernoulli. Tale teoria ipotizzava che facendo passare un fluido (ad esempio ossigeno) in un condotto con sezione progressivamente sempre più stretta, la velocità di flusso sarebbe aumentata mentre la pressione che il fluido esercita sulle pareti del condotto sarebbe diminuita.  

Da questa teoria vennero sviluppate le maschere Venturi per ossigenoterapia e le CPAP, secondo l’effetto Venturi. 

I sistemi CPAP di tipo Venturi sono sistemi semplici, nati per fare solo CPAP, non alimentati elettricamente. Sono di norma costituiti da un corpo macchina di piccole dimensioni al quale si collega il generatore di flusso. Il consumo di gas medicali è variabile a seconda dei modelli: alcuni garantiscono un consumo modesto di gas (e per questo sono adatti al trasporto) a fronte però di basse FiO2, altri consumano più gas ma consentono di ottenere elevate FiO2.  

Il funzionamento di tali sistemi con generatore di flusso tipo Venturi prevede che il flusso di miscela venga convogliato all’interno di un circuito chiuso, costituito da un tubo e una maschera/interfaccia, in linea con le vie aeree del paziente. Applicando un flusso elevato si garantisce la pressione desiderata durante le fasi del respiro, grazie ad una valvola pre-tarata a molla, che verrà scelta in base alla problematica respiratoria e anch’essa posta in linea con il circuito. Tale valvola consente l’eliminazione all’esterno del circuito del flusso in eccesso. 

Sistemi ad alto flusso con generatore di pressione 

I sistemi ad alto flusso con generatore di pressione sono dei semplici generatori di pressione, a forma di piccolo cilindro cavo aperto verso l’aria ambiente. Il generatore di pressione può essere connesso a maschere facciali, cannule tracheostomiche o tubi endotracheali e possiede due raccordi:  

  • uno per l’immissione dei gas medicali,  
  • uno per il controllo della pressione, il monitoraggio della CO2 o un’eventuale aggiunta di gas medicali.  

Il generatore di pressione presenta numerosi vantaggi, tra cui: 

  • è leggero  
  • monouso 
  • poco ingombrante 
  • pratico, semplice ed estremamente efficace 

Il generatore di pressione si prepara in pochi istanti e non necessita di un corpo macchina che funga da generatore di flusso/pressione esterno, svolgendo esso stesso tale funzione. Queste caratteristiche lo rendono estremamente utile nelle situazioni di emergenza/urgenza, dove i tempi sono strettissimi. 

Il suo funzionamento è molto semplice: 

le particelle del gas sorgente vengono accelerate alla velocità del suono in piccoli canalicoli e introdotte all’interno del cilindro dove, grazie alla loro elevata velocità, urtano tra loro e contro le pareti del cilindro, generando un moto turbolento che produce un diaframma virtuale tra paziente ad ambiente esterno.  

Questo diaframma, costituito da particelle di gas in rapido movimento e in collisione tra loro, genera una pressione positiva espiratoria (PEEP) e una pressione positiva inspiratoria simili tra loro, costituendo quindi a tutti gli effetti una CPAP.  

La reale pressione ottenuta può essere misurata e monitorata con un manometro posto in serie con il sistema. Tale pressione dipende dai flussi inspiratori del paziente e dall’entità del flusso del gas sorgente; solitamente si utilizzano flussimetri da 30 L/min. 

Se alimentato solo con O2 il sistema eroga una elevata FiO2 (70%-90%) al paziente e questo ne controindica l’uso nel paziente ipercapnico. Per ovviare a questa problematica c’è anche la possibilità di alimentare il sistema in maniera combinata con O2 e aria compressa, tramite un raccordo a T. In tal modo si ottengono sia FiO2 più basse che pressioni elevate, grazie alla doppia alimentazione o all’inserimento di un componente specifico per tale regolazione.  

Il generatore di pressione flusso-dipendente descritto è, per sua costituzione, un sistema aperto a basso spazio morto, in costante comunicazione con l’ambiente. Per questa ragione, erogare la CPAP tramite questo sistema offre diversi vantaggi: 

  • la possibilità di introdurre nelle vie aeree del paziente delle sonde (per esempio aspirazione di secrezioni, drenaggio gastrico, fibrobroncoscopia); 
  • garantisce sicurezza, grazie al basso rischio di barotrauma e di inalazione 
  • risulta generalmente più confortevole e meglio tollerato dal paziente, non necessitando di generatori o di valvole pre-tarate. 

INDICAZIONI CLINICHE  

Le principali indicazioni cliniche all’utilizzo della CPAP sono: 

AMBITO DI UTILIZZO DELLA VENTILAZIONE MECCANICA NON INVASIVA – CPAP 

Extra-ospedaliero & Emergenza Intraospedaliera:

La principale indicazione all’utilizzo della CPAP in ambito extraospedaliero o di emergenza è nel caso di Edema Polmonare acuto Cardiogenico (EPAc). 

Tra i benefici che l’utilizzo della CPAP apporta in questa condizione abbiamo:

  • Rapida correzione dei segni clinici dell’EPAc  
  • Reclutamento alveolare, aumento capacità funzionale residua (CFR) 
  • Riduzione del lavoro respiratorio (WOB) 
  • Riduzione di shunt  
  • Migliora lo scambio gassoso e l’emodinamica 
  • Riduzione del rischio di intubazione, con conseguenti complicanze e mortalità 

Altre indicazioni cliniche di utilizzo sono: 

  • Insufficienza respiratoria acuta (IRA) ipossiemica, ipo-normocapniche 
  • Asma acuta severa 
  • Ali/Ards 
  • Trauma toracico/Contusione Polmonare 
  • Infezioni e pandemie (utilizzando filtro anti-batterico e anti-virale) 
  • Annegamento 
  • Insufficienza respiratoria acuta mista o ipercapnica 
  • BPCO 

Anche in questi casi l’utilizzo di una ventilazione meccanica non invasiva comporta dei benifici. Infatti, grazie all’applicazione della CPAP si ha: 

  • Rapida correzione dell’ipossia con miglioramento della SpO2 
  • Riduzione della CO2 
  • Riduzione del lavoro respiratorio (WOB) 
  • Possibilità di concomitante nebulizzazione di farmaci 
  • Riduzione del rischio di intubazione, con conseguenti complicanze e mortalità 

Reparti Ospedalieri e trasporto-intraospedaliero:

La principale indicazione all’utilizzo della CPAP in ambito intraospedaliero è nel caso di patologie respiratorie ipossiemiche/ipercapniche.  

In particolare viene applicata: 

In sala operatoria 

  • Chirurgia cardiaca,toraco-addominale, bariatrica
  • Pre-operatorio: pre-ossigenazione
  • Estubazione con pressione positiva
  • Post-operatorio: immediatamente dopo l’estubazione

Nei reparti sub-intensivi ed intensivi 

  •    Stabilizzazione e Svezzamento dopo estubazione
  •    Procedure interventistiche (aspirazione, lavaggio bronchiale, broncoscopia…)  

Anche in questi casi avremo numerosi vantaggi, caratteristici dell’utilizzo della CPAP: 

  • Reclutamento alveolare e riduzione del lavoro respiratorio (WOB) 
  • Prevenzione atelectasia e aumento volume polmonare
  • Riduzione rischio di reintubazione e mortalità 
  • Riduzione della VAP (Ventilator associated pneumonia)
  • Tolleranza e sicurezza del paziente del Sistema aperto  
  • Riduzione dei tempi di degenza ospedaliera 

Alla luce di quanto visto nel presente articolo, tra tutti i vari sistemi di erogazione della CPAP, i sistemi con generatore di pressione rappresantano la modalità più semplice e immediata di utilizzo. Per tale ragione sono un ottimo strumento a disposizione dell’operatore in ambiti in cui il fattore tempo è cruciale, come in emergenza intra ed extra-ospedaliera. 

Vuoi saperne di più sulla CPAP? 

Resta sintonizzato per la seconda parte: “CPAP: Generatori di flusso vs Generatori di pressione

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PRODOTTI CORRELATI

Bibliografia 

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9.Lari F. Italian Journal of Medicine 2015;Quaderni  volume 3:411-416 

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Raffaele Nigro

Sono un Ing. elettronico laureato alla Federico II di Napoli e da svariati anni mi muovo sul territorio italiano specialmente al Sud Italia per attività di supporto ai medici nella formazione all'uso sicuro, appropriato ed economico delle tecnologie biomedicali, che da sempre costituiscono la mia passione. La Ventilazione Non Invasiva e’ uno dei campi di mio maggiore interesse, quindi non esitate a contattarmi per eventuali necessità. Che la Cpap dia Respiro alle vostre curiosità e idee.
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