Santangelo "Effetti respiratori"

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