Santangelo "Effetti respiratori"
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Università degli Studi di Catanzaro “Magna Graecia” Facoltà di Medicina e Chirurgia Cattedra e Scuola di specializzazione in Anestesia e Rianimazione Prof. Ermenegildo Santangelo EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA NELL’UOMO E NEGLI ANIMALI INQUADRAMENTO FUNZIONALE DELL’APPARATO RESPIRATORIO La maggiore funzione svolta dal sistema respiratorio è quella di ossigenare il sangue ed eliminare l’anidride carbonica L’ossigeno permette l’attuarsi di processi di ossidoriduzione che hanno lo scopo di produrre energia. (respirazione cellulare) Staub NC: Basic respiratory Physiology. New York. 1991. Churchill Livingstone. INQUADRAMENTO FUNZIONALE DELL’APPARATO RESPIRATORIO Negli organismi unicellulari lo scambio gassoso avviene direttamente attraverso la loro membrana cellulare. Gli animali di grossa taglia non possono mantenere lo scambio gassoso per diffusione attraverso la superficie corporea. Essi hanno evoluto organi e apparati specializzati per gli scambi gassosi, dotati di una particolare conformazione che consente un imponente sviluppo superficiale. INQUADRAMENTO FUNZIONALE DELL’APPARATO RESPIRATORIO Le principali strutture specializzate che, come frutto dell'evoluzione, si sono sviluppate per funzionare da superfici di scambio tra l'organismo e l'ambiente sono le branchie, le trachee e i polmoni. INQUADRAMENTO FUNZIONALE DELL’APPARATO RESPIRATORIO I polmoni sono una sorta di sacche interne collegate con l'esterno per mezzo di un sistema di condotti. La respirazione polmonare probabilmente si è evoluta 400 milioni di anni fa. I polmoni sono caratteristici dei vertebrati terrestri, anche se alcune lumache terrestri posseggono strutture per gli scambi gassosi simili a quelle delle rane. Gli anfibi hanno polmoni a sacchetto con una superficie interna per gli scambi gassosi relativamente piccola. Peraltro, in questi animali, l'azione dei polmoni è affiancata da quella della pelle, umida e sottile, attraverso cui i gas possono diffondere facilmente. Gli uccelli hanno un sistema di sacchi aerei interconnessi ai polmoni, che oltre ad alleggerire l'animale, rendono possibile un maggior afflusso di ossigeno ai possenti muscoli delle ali. Per far percorrere all'aria l'intero sistema, un uccello deve effettuare due cicli respiratori di inspirazione-espirazione. Questo sistema, che comporta un flusso unidirezionale dell'aria all'interno dei polmoni, è così efficiente nel sottrarre all'aria l'ossigeno che certi uccelli possono volare a quote altissime. INQUADRAMENTO FUNZIONALE DELL’APPARATO RESPIRATORIO Il sistema respiratorio dell'uomo comprende i polmoni, le vie respiratorie che li connettono all'ambiente esterno e le strutture toraciche che convogliano l'aria dentro e fuori dai polmoni. L'aria entra nel corpo attraverso il naso dove, passando attraverso le cavità nasali, viene scaldata e filtrata. Prosegue quindi nella faringe che presenta l'epiglottide, la quale impedisce al cibo di entrare nella trachea. La parte superiore della trachea contiene la laringe. Le corde vocali sono due nastri di tessuto che si estendono attraverso l'apertura della laringe. Dopo aver passato la laringe l'aria entra nei bronchi, fino ai bronchioli. I bronchioli sboccano in minuscole sacche simili ad acini d'uva chiamate alveoli. Ogni alveolo è circondato da una rete di capillari sanguigni ed è rivestito all'interno da uno strato umido di cellule epiteliali. Solo circa 0,2µm separano l'aria contenuta negli alveoli dal sangue dei capillari. E' qui che avviene lo scambio gassoso tra l'aria contenuta negli alveoli e il sangue dei capillari. EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Caratteristiche generali degli effetti respiratori dell’anestesia ..L’effetto dell’anestesia è rappresentato da una depressione della funzione ventilatoria per inibizione dei centri midollari e pontini.. Miller, Ronald D. MD Anesthesia Churchill Livingstnne, 2003 EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Caratteristiche generali degli effetti respiratori dell’anestesia •DEPRESSIONE DEL CENTRO DEL RESPIRO •MODIFICAZIONI DELLA DISTRIBUZIONE INTRA/EXTRATORACICA DEI LIQUIDI •MODIFICAZIONI DEI VOLUMI POLMONARI •ANOMALIE DEL RAPPORTO VENTILAZIONE /PERFUSIONE (SHUNT) •ANOMALIE DEGLI SCAMBI GASSOSI •ALTERAZIONI MORFOLOGICHE DEL SISTEMA TORACO-POLMONARE E ADDOMINALE ..Oltre che sul sistema di controllo della ventilazione si assiste anche ad una interferenza con altri organi ed apparati che influenzano l’apparato respiratorio…. Miller, Ronald D. MD Anesthesia Churchill Livingstnne, 2003 EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Modificazioni della ventilazione Il grado di depressione della ventilazione è funzione della concentrazione di anestetico impiegata La depressione respiratoria viene in parte compensata dalla stimolazione chirurgica ( aumento della frequenza respiratoria) e dall’aggiunta di N2O alla miscela inspirata L’aumento della dose di anestetico implica un aumento della Pa CO2 e una riduzione della ventilazione alveolare 80 PaCO2 (torr) 70 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 MAC PROT.AZOTO ALOTANO ISOFLURANO ENFLURANO Aumento della PaO2 in corso di utilizzo di Anestetici inalatori …La durata, la profondità dell’anestesia e la iperventilazione possono influenzare i tempi di risveglio del paziente (sensibilità alla CO2)… EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Modificazioni dei centri midollari e pontini Il centro respiratorio, è situato nel bulbo e diviso in tre raggruppamenti –Gruppo respiratorio dorsale (inspirazione, respiro ritmico) –Gruppo respiratorio ventrale (sia inspirazione che espirazione). Tale gruppo entra in funzione in condizione di necessita’ ventilatoria estrema –Centro pneumotassico che concorre al controllo della frequenza e della successione dei respiri (inibisce l’attivita’ inspiratoria) EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Modificazioni dei centri midollari e pontini Tutti gli anestetici tendono a ridurre la risposta ventilatoria alla ipercapnia e all’ipossia L’entità dell’azione sui centri respiratori varia a seconda del tipo di anestetico e la sua concentrazione La concentrazione di anestetico impiegato influenza i tempi di ripresa della normale funzione respiratoria Le modificazioni a livello dei centri respiratori comporta l’assenza di meccanismi di compenso all’ipossia EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Modificazioni muscolari e meccanica toraco-addominale FASE INIZIALE DELL’AZIONE ANESTETICA Riduzione del tono dei muscolo respiratori Ridotta attività dei muscoli intercostali inspiratori ed espiratori Rallentamento dell’attività diaframmatica Conservazione del tono dei muscoli espiratori addominali EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Modificazioni muscolari e meccanica toraco-addominale FASE DI ANESTESIA Perdita della tensione che mantiene il volume polmonare a fine espirazione Paralisi diaframmatica Minime variazioni della tensione dei muscoli addominali rispetto al respiro spontaneo Spinta cefalica dei visceri (Posizione supina) Modificazioni dei flussi aerei e della perfusione EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Le Modificazioni muscolari e la gabbia toracica FASE DI ANESTESIA Riduzione della sezione trasversa del torace Riduzione della distanza apice polmonarediaframma Ventilazione con volumi polmonari ridotti rispetto al paziente sveglio Abolizione del tono dei mm. Inspiratori (perdita della tensione che mantiene il volume polmonare a fine espirazione) EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli effetti delle modificazioni della meccanica respiratoria (La riduzione della compliance polmonare) COMPLIANCE: variazione di volume del polmone per variazione unitaria di pressione ( distensibilità), dipende dalle caratteristiche elastiche del sistema e dalle dimensioni del polmone (n° unità ventilanti) COMPLIANCE STATICA COMPLIANCE DINAMICA Espressione delle caratteristiche elastiche e delle resistenze al flusso ELASTANZA: resistenza offerta alla distensione della gabbia toracica Espressione delle capacità elastiche del polmone EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli effetti delle modificazioni della meccanica respiratoria (L’aumento delle resistenze polmonari totali) Resistenze tissutali globali misurate dopo la cessazione del flusso aereeo EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli effetti delle modificazioni della meccanica respiratoria (L’aumento delle resistenze polmonari totali) Fattori determinati le resistenze: Flusso aereo Durata tempo inspiratorio Diametro del tubo Patologie di base Secrezioni Spinta addominale transdiaframmatica Compliance toracica (diminuita) Riduzione del calibro delle vie aeree EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli effetti delle modificazioni della meccanica respiratoria (La riduzione dei volumi polmonari) VRI CV CPT VT VRE CFR VR Volumi modificati dall’anestesia (diminuzione) EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE La riduzione della capacità funzionale residua CFR: volume polmonare che rimane al termine di una espirazione normale (VRE+VR) VRI CV CPT VT VRE VR CFR EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE La riduzione della capacità funzionale residua CAUSE: POSIZIONE SUPINA RIDUZIONE DEL TONO DEI MUSCOLI DELLA GABBIA TORACICA FORMAZIONE DI ATELETTASIE AUMENTO DELLE RESISTENZE DELLE VIE AEREE CHIUSURA PRECOCE DELLE VIE AEREE SPOSTAMENTO CEFALICO DEL DIAFRAMMA RIDUZIONE DELLA COMPLIANCE POLMONARE AUMENTO DEL VOLUME EMATICO INTRATORACICO EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE La riduzione del CFR e la posizione intraoperatoria DIMINUZIONE IN ORDINE CRESCENTE DEL CFR DECUBITO: DORSALE LATERALE TRENDELEMBURG LIEVE RIDUZIONE DEL CFR IN POSIZIONE PRONA EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli effetti delle modificazioni della meccanica respiratoria (Le atelettasie) Le atelettasie sono presenti sia in respiro spontaneo sia in corso di anestesia (8-10% delle aree basali nel soggetto sano) Cause Da preossigenazione Da riassorbimento Da compressione EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli effetti delle modificazioni della meccanica respiratoria (La depressione dell’attività mucociliare) L’effetto depressivo dipende dalla durata dell’anestesia Gli effetti dell’anestesia sull’attività mucociliare aumenta l’incidenza di complicanze nel postoperaorio Alotano ed enfluorano determinano una depressione dose dipendente L’azione sull’attività mucociliare dipende dalla umidità della miscela EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli effetti delle modificazioni della meccanica respiratoria (La chiusura precoce delle vie aeree) Il volume di chiusura rappresenta il volume polmonare al quale le vie aeree cominciano a chiudersi La CC (Closing Capacity) rappresenta la somma tra il volume di chiusura e il volume residuo EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli effetti delle modificazioni della meccanica respiratoria (La chiusura precoce delle vie aeree) In corso di anestesia la pressione negativa pleurica diminuisce dall’apice alla base, con riduzione progressiva della trazione radiale ab estrinseco sulle vie aeree Aumento della tendenza alla chiusure delle piccole vie aeree EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Distribuzione della ventilazione/ perfusione Aree non declivi: elevato rapporto V/Q Aree intermedie: normale rapporto V/Q Aree intermedio basali: tendenza a precoce chiusura delle prime vie aeree Aree basali: marcatamente ipoventilate ed atelettasiche EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Distribuzione della perfusione in anestesia generale Fattori determinanti: Gravità Gittata cardiaca Pressione intratoracica e ritorno venoso Vasocostrizione ipossica Anestetici (vasocostrizione ipossica) Peso organi intratoracici Compressioni basali da parte dei visceri addominali EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Modificazioni del rapporto V/Q con ipoventilazione e iperperfusione basale Elevato shunt e ridotta saturazione di ossigeno EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli anestetici inalatori Anestetici Inalatori Inorganici Organici Idrocarburi Semplici N2 O • Ciclopropano Eteri Alogenati Semplici • Cloroformio • Alotano • Etere Dietilico Alogenati • Metossiflurano • Enflurano • Isoflurano • Sevoflurano • Desflurano EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli anestetici inalatori L’azione anestesiologica di un gas dipende da: 1 2. COEFFICIENTE DI RIPARTIZIONE sangue/gas (Æ [Î solubilità del Gas] λ) MINIMUM ALVEOLAR CONCENTRATION (Æ MAC) MAC [Î potenza del Gas] EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli anestetici inalatori λ Grado di Solubilità nel sangue arterioso 2,3 Isoflurano Sevoflurano Desflurano 1,9 1,4 0,69 0,42 N2O 0,47 Bassa solubilità Ö rapida Induzione Ö Induzione Recupero Enflurano Lenta/o POLMONI [Alveolare] Tensione Arteriosa Alotano rapido Recupero Rapida EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli anestetici iniettivi Fenotiazine •Ansiolisi non dose dipendente; •Blocco alfa adrenergico; •Ipotensione dose dipendente; •Durata degli effetti fino ad 8 ore; Dosaggio ACEPROMAZINA 0,01-0,05 mg/kg. EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli anestetici iniettivi Medetomidina •Ansiolisi non dose dipendente; •Sedazione ed effetti cardiovascolari dose dipendente; •Risvegliabilità; •Somministrazione intramuscolare; •Atropina ; Dosaggio 0,002-0,005. EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli anestetici iniettivi Benzodiazepine •Ansiolitici; •Rimuovono le inibizioni; •Metabolismo e metaboliti: diazepam v/s midazolam; •Disforia e fenomeni eccitatori Dosaggio diazepam 0,1-0,15 mg/kg, midazolam 0,1-0,3 mg/kg. EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli anestetici iniettivi Oppioidi •Sedazione dose dipendente; •Maggior efficacia in associazione; •Bradicardia, depressione respiratoria, disforia ed eccitazione? •Somministrazione im, ev (lentamente), atropinizzazione? Dosaggi: oFentanil 0,002-0,01 mg/kg; oButorfanolo 0,05-0,2 mg/kg; oMorfina 0,2-0,4 mg/kg; o Metadone 0,2-0,4 mg/kg im. EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli anestetici iniettivi Ketamina •Sedazione dose dipendente; •Effetti simpaticomimetici; •Disforia e fenomeni allucinatori; •Aumento delle secrezioni; •Aumento ICP; •Analgesia recettore NMDA; Dosaggio 0,5-2 mg/kg. EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli anestetici iniettivi Tiletamina •Metabolismo più lungo della ketamina; •Associazione obbligatoria con zolazepam a rapporto fisso. EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli anestetici endovenosi TIOPENTALE •Vantaggi Farmaco ideale in assenza di controindicazioni: Economico; Effetto clinico altamente ripetibile; Risposta cardiovascolare compensatoria; Dosi ben individuate; Rapidamente ridistribuito; •Svantaggi: Dosi ripetute non consigliabili; Non controlla riflesso all'intubazione; Assolutamente non analgesico ed antianalgesico a dosi subipnotiche; Possibili aritmie se associato ad alotano; Apnea transitoria dose-dipendente. EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Gli anestetici endovenosi PROPOFOL •VANTAGGI: Ottima ipnosi ed assenza di eccitazioni a dosi sub-ipnotiche; Rapidamente ridistribuito e metabolizzato; Risveglio rapido e dolce; Ideale per dosi ripetute; •SVANTAGGI: Costoso; Effetto clinico poco ripetibile (premedicazione); Ipotensione dose dipendente; Risposta cardiovascolare compensatoria modesta o assente; Alti dosaggi in assenza di premedicazione; Ipotensione e ipoventilazione dose dipendenti; Non è analgesico. EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE Depressione respiratoria Risposta alla CO2 Vasocostrizi one ipossica Responsività vie aeree Tono broncomotore Funzione ciliare Thiopentale ++ -- 0 + + - Propofol ++ -- + -- - 0 Ketamine + - 0 \+ - - EFFETTI RESPIRATORI DELL’ANESTESIA GENERALE I Criteri di scelta del farmaco Provata efficacia; Assenza di controindicazioni specifiche; Assenza di effetti indesiderati su apparati cardiovascolare e respiratorio; Capace di ridurre l’ansia e la paura; Azione cosinergica tale da poter ridurre gli effetti collaterali, ed il rischio di sovradosaggio
