La fisiopatología del síndrome de dificultad respiratoria aguda implica la acumulación de líquido en los pulmones que no se explica por la insuficiencia cardíaca (edema pulmonar no cardiogénico). Por lo general, es provocado por una lesión aguda en los pulmones que produce una inundación de los sacos de aire microscópicos de los pulmones responsables del intercambio de gases como el oxígeno y el dióxido de carbono con los capilares de los pulmones. [1] Otros hallazgos comunes en el SDRA incluyen el colapso parcial de los pulmones ( atelectasia ) y niveles bajos de oxígeno en la sangre ( hipoxemia ). El síndrome clínico se asocia con hallazgos patológicos que incluyen neumonía, neumonía eosinofílica , neumonía organizada criptogénica , neumonía organizada fibrinosa aguda y daño alveolar difuso (DAD) . De estos, la patología más comúnmente asociada con el SDRA es el DAD, que se caracteriza por una inflamación difusa del tejido pulmonar. La agresión desencadenante al tejido generalmente da como resultado una liberación inicial de señales químicas y otros mediadores inflamatorios secretados por las células epiteliales y endoteliales locales .
Los neutrófilos y algunos linfocitos T migran rápidamente al tejido pulmonar inflamado y contribuyen a la amplificación del fenómeno. La presentación histológica típica implica daño alveolar difuso y formación de membrana hialina en las paredes alveolares. Aunque los mecanismos desencadenantes no se comprenden por completo, investigaciones recientes han examinado el papel de la inflamación y el estrés mecánico.
La inflamación, como la causada por la sepsis, causa disfunción de las células endoteliales , pérdida de líquido de los capilares y afecta el drenaje de líquido de los pulmones. En esta etapa, suele ser necesaria una concentración elevada de oxígeno inspirado, que puede facilitar un " estallido respiratorio " en las células inmunitarias. En una fase secundaria, la disfunción de las células endoteliales hace que las células y el exudado inflamatorio entren en los alvéolos. Este edema pulmonar aumenta el grosor de la capa que separa la sangre en el capilar del espacio en los sacos aéreos, lo que aumenta la distancia que debe difundir el oxígeno para llegar a la sangre. Esto afecta al intercambio de gases y conduce a la hipoxia, al aumento del trabajo respiratorio y, finalmente, induce la cicatrización de los sacos aéreos de los pulmones. [ cita requerida ]
La acumulación de líquido en los pulmones y la disminución de la producción de surfactante por parte de los neumocitos tipo II pueden provocar que los sacos aéreos enteros colapsen o se llenen completamente de líquido. Esta pérdida de aireación contribuye aún más al cortocircuito de derecha a izquierda en el SDRA. Un cortocircuito de derecha a izquierda tradicional se refiere a la sangre que pasa del lado derecho del corazón al lado izquierdo sin viajar a los capilares del pulmón para obtener más oxígeno (p. ej., como se ve en un foramen oval permeable ). En el SDRA, se produce un cortocircuito de derecha a izquierda dentro de los pulmones, ya que parte de la sangre del lado derecho del corazón ingresará en los capilares que no pueden intercambiar gas con los sacos aéreos dañados que están llenos de líquido y desechos del SDRA. A medida que los alvéolos contienen progresivamente menos gas, la sangre que fluye a través de los capilares alveolares está progresivamente menos oxigenada, lo que resulta en un cortocircuito masivo dentro del pulmón. El colapso de los sacos aéreos y las vías respiratorias pequeñas interfiere con el proceso de intercambio de gases normal. Es común ver pacientes con una Pa O
2de 60 mmHg (8,0 kPa ) a pesar de la ventilación mecánica con oxígeno inspirado al 100%. [ cita requerida ]
La pérdida de aireación puede seguir diferentes patrones dependiendo de la naturaleza de la enfermedad subyacente y otros factores. Estos se distribuyen generalmente en los lóbulos inferiores de los pulmones, en sus segmentos posteriores, y corresponden aproximadamente al área infectada inicial. En la sepsis o el SDRA inducido por trauma, los infiltrados suelen ser más irregulares y difusos. Los segmentos posterior y basal siempre están más afectados, pero la distribución es aún menos homogénea. La pérdida de aireación también causa cambios importantes [ vague ] en las propiedades mecánicas pulmonares que son fundamentales en el proceso de amplificación de la inflamación y progresión al SDRA en pacientes con ventilación mecánica.
A medida que la pérdida de aireación y la enfermedad subyacente progresan, el volumen espiratorio final crece hasta un nivel incompatible con la vida. Por lo tanto, se inicia la ventilación mecánica para aliviar el trabajo de los músculos responsables de sostener la respiración (músculos respiratorios) y proteger la vía aérea de la persona afectada . Sin embargo, la ventilación mecánica puede constituir un factor de riesgo para el desarrollo (o el empeoramiento) del SDRA. [2] Además de las complicaciones infecciosas que surgen de la ventilación invasiva con intubación endotraqueal , la ventilación con presión positiva altera directamente la mecánica pulmonar durante el SDRA. Cuando se utilizan estas técnicas, el resultado es una mayor mortalidad por barotrauma . [2]
En 1998, Amato et al. publicaron un artículo que mostraba una mejora sustancial en el resultado de los pacientes ventilados con volúmenes corrientes más bajos ( V t ) (6 mL·kg −1 ). [2] [3] Este resultado fue confirmado en un estudio de 2000 patrocinado por el NIH . [4] Ambos estudios fueron ampliamente criticados por varias razones, y los autores no fueron los primeros en experimentar con ventilación de menor volumen, pero aumentaron la comprensión de la relación entre la ventilación mecánica y el SDRA. [ cita requerida ]
Se cree que esta forma de estrés se aplica por la presión transpulmonar ( gradiente ) ( P l ) generada por el respirador o, mejor, por sus variaciones cíclicas. El mejor resultado obtenido en individuos ventilados con un V t más bajo puede interpretarse como un efecto beneficioso del P l más bajo .
La forma en que se aplica P l sobre la superficie alveolar determina la tensión de corte a la que están expuestos los alvéolos. El SDRA se caracteriza por una reducción habitualmente heterogénea del espacio aéreo y, por tanto, por una tendencia hacia una P l más alta con el mismo V t y hacia una mayor tensión en las unidades menos enfermas. La heterogeneidad de los alvéolos en diferentes etapas de la enfermedad aumenta aún más por el gradiente gravitacional al que están expuestos y las diferentes presiones de perfusión a las que fluye la sangre a través de ellos.
Las diferentes propiedades mecánicas de los alvéolos en el SDRA pueden interpretarse como constantes de tiempo variables (el producto de la compliancia alveolar × resistencia) . Se dice que los alvéolos lentos se "mantienen abiertos" mediante PEEP , una característica de los ventiladores modernos que mantiene una presión positiva en las vías respiratorias durante todo el ciclo respiratorio. Una presión media más alta en todo el ciclo ralentiza el colapso de los alvéolos enfermos, pero debe sopesarse frente a la elevación correspondiente en P l /presión de meseta. Los enfoques ventilatorios más nuevos intentan maximizar la presión media de las vías respiratorias por su capacidad de "reclutar" alvéolos colapsados mientras se minimiza el esfuerzo cortante causado por las frecuentes aperturas y cierres de las unidades aireadas. [ cita requerida ]
La ventilación mecánica puede empeorar la respuesta inflamatoria en personas con SDRA al inducir hiperinsuflación de los alvéolos y/o aumento de la tensión de cizallamiento con la apertura y cierre frecuentes de los alvéolos colapsables. [5] El índice de tensión se mide durante la ventilación mecánica asistida por volumen de flujo constante sin cambiar el patrón ventilatorio de referencia. La identificación de la parte más estable de la forma de onda del flujo inspiratorio (F) se ajusta a la parte correspondiente de la forma de onda de la presión de las vías respiratorias (Paw) en la siguiente ecuación de potencia: [ cita requerida ]
Paw = a × t b + c donde el coeficiente b (el índice de estrés) describe la forma de la curva. El índice de estrés representa una compliancia constante si el valor es cercano a 1, una compliancia creciente durante la inspiración si el valor es inferior a 1 y una compliancia decreciente si el valor es superior a 1. Ranieri, Grasso y cols. establecieron una estrategia guiada por el índice de estrés con las siguientes reglas:
La hiperinsuflación alveolar en pacientes con SDRA focal ventilados con el protocolo ARDSnet se atenúa mediante un enfoque fisiológico del ajuste de PEEP basado en la medición del índice de estrés. [6]
Si no se elimina la enfermedad subyacente o el factor nocivo, la cantidad de mediadores inflamatorios liberados por los pulmones en el SDRA puede dar lugar a un síndrome de respuesta inflamatoria sistémica (SRIS) o sepsis si hay infección pulmonar. [2] La evolución hacia el shock o el síndrome de disfunción orgánica múltiple sigue caminos análogos a la fisiopatología de la sepsis. Esto conduce a la oxigenación deficiente, que es el problema central del SDRA, así como a la acidosis respiratoria . La acidosis respiratoria en el SDRA a menudo es causada por técnicas de ventilación como la hipercapnia permisiva , que intentan limitar la lesión pulmonar inducida por el ventilador en el SDRA. El resultado es una enfermedad crítica en la que la "enfermedad endotelial" de la sepsis grave o el SRIS se agrava por la disfunción pulmonar, que perjudica aún más el suministro de oxígeno a las células. [ cita requerida ]