CO₂ di fine espirazione ed applicazioni “evidence based medicine” in emergenza  (pubblicato su N&A n. 190 di agosto 2008)

Autori:

Federico Emiliano Ghio (Busnago Soccorso)

Carlo Maria Serini (Misericordia Milano)

Fabio Salvatore Lionti (Busnago Soccorso)

Simone Della Torre (Busnago Soccorso)

Introduzione

La concentrazione di CO₂ raggiunta nella fase finale dell’espirazione prende il nome di end-tidal CO₂ (EtCO₂). Il principale scopo della funzione respiratoria è assicurare l’apporto di ossigeno e la rimozione della CO₂ presenti nel sangue circolante. Da qui l’importanza della misura e del monitoraggio dell’ EtCO₂.

In condizioni fisiologiche la CO₂ di fine espirazione, espressa in termini di concentrazione o di pressione parziale, corrisponde ai valori di anidride carbonica presenti nell’alveolo; in questo contesto il valore di EtCO₂ si discosta da quello arterioso di circa 2-5 mmHg. D’altra parte in alcune situazioni patologiche il valore espresso dall’EtCO₂ è consistentemente diverso da quello rilevato a livello sanguigno. Ogni condizione che preveda aumento dello spazio morto, aree polmonari ventilate ma non perfuse (o viceversa), rendono ragione della differenza che si verifica tra PaCO₂ (quantità di CO₂ nel sangue) ed EtCO₂ (quantità di CO₂ nella fase finale di espirazione); esempi clinici sono rappresentati da polmoniti, ALI/ARDS, contusioni ed embolie polmonari. In alcuni casi la differenza tra EtCO2 e PaCO2 assume un significato clinico ben preciso, come nel caso dell’embolia polmonare (PaCO₂ elevata vs EtCO₂ bassa).

Strategie di monitoraggio

L’anidride carbonica dei gas espirati può essere misurata facendo ricorso a tre modalità differenti:

Capnometria: visualizzazione continua tramite visore di un valore numerico che esprime la CO₂ in valore percentuale, in kPa o in mmHg (la quantificazione in mmHg è attualmente il sistema più diffuso);

Capnografia: visualizzazione a monitor o su carta della variazione nel tempo dei livelli di EtCO₂. Il capnogramma che ne deriva risulta influenzato oltre che dal tipo di ventilazione (spontanea o meccanica), dal tipo di circuito respiratorio, dalle resistenze del sistema polmonare, dalla pervietà della protesi endotracheale, ma anche dalla salute complessiva del sistema respiratorio, disegnando curve di forma differente per differenti patologie. Il capnogramma normale mostra quattro fasi: una linea inspiratoria, piatta e posta a livello di CO₂=0 mmHg, una linea ascendente che corrisponde all’inizio della fase espiratoria e sale progressivamente (l’andamento di tale segmento deriva dal fatto che all’inizio dell’espirazione vengono eliminati i gas presenti nella trachea e nei bronchi, che non partecipano agli scambi respiratori e hanno quindi una bassa concentrazione di CO₂), una terza linea ad andamento lievemente ascendente, definita plateau espiratorio (questa fase corrisponde al completo svuotamento alveolare, con durata pari al tempo di contatto tra il gas espirato ed il lettore; pertanto in presenza di aumentata resistenza all’interno delle vie aeree come nel broncospasmo, ostruzione o piegatura del tubo endotracheale, il plateau mostrerà un tempo di ascesa più prolungato dovuto all’aumento del tempo espiratorio) ed una linea finale, discendente, che corrisponde alla caduta della CO₂ per l’inizio della fase inspiratoria;

Capnometria colorimetrica: visualizzazione della concentrazione di CO₂ con sistemi che reagiscono chimicamente alla presenza di anidride carbonica, variando la colorazione del reagente a seconda del livello di CO₂ rilevato.

Applicazioni

1. Corretto posizionamento del tubo endotracheale. Le ultime linee guida in tema di rianimazione cardiopolmonare e trattamento delle emergenze cardiovascolari emanate da American Heart Association e ILCOR suggeriscono l’utilizzo dei rilevatori di CO₂ esalata come metodo primario per confermare il corretto posizionamento del tubo endotracheale anche nelle situazioni di arresto cardiocircolatorio (classe IIa). Letture falsamente negative (insuccesso nella rilevazione della CO₂ quando il tubo è correttamente posizionato in trachea) possono presentarsi nel periarresto o nell’arresto cardiaco per numerose ragioni, tra cui il basso flusso ematico e la conseguente relativa distribuzione di CO₂ ai polmoni. Falsi negativi sono stati segnalati anche in casi di embolia polmonare. I falsi positivi (rilevazione di CO₂ con tubo posizionato in esofago), sono stati segnalati solo su animali a cui erano state fatte ingerire grandi quantità di liquidi gasati, contenenti appunto CO₂. Utilizzando i sistemi di rilevazione colorimetrici, la contaminazione di questi ultimi da parte di liquidi acidi (contenuto gastrico, farmaci come l’adrenalina) possono inficiare la lettura. A prescindere dalla tecnologia utilizzata, bassi livelli di CO₂ possono presentarsi in seguito a somministrazione di boli di adrenalina, in caso di grave ostruzione delle vie aeree (asma) o di edema polmonare. Per questi motivi la conferma del corretto posizionamento dovrebbe avvenire utilizzando almeno un altro sistema di controllo (auscultazione, rilevatori esofagei). Non è stato testato l’utilizzo della capnometrografia o dei sistemi colorimetrici nel controllo del corretto posizionamento di presidi sovraglottici (LMA, tubo laringeo) o infraglottici (Combitube). Attualmente non esistono studi che individuino quale rilevatore di CO₂ esalata sia più affidabile nel confermare il posizionamento del tubo endotracheale: tuttavia il sistema colorimetrico è potenzialmente meno accurato nel rilevare un’intubazione esofagea e richiede fino a 6 ventilazioni perché il reagente chimico assuma la colorazione definitiva relativa al livello di CO₂ esalata. L’utilizzo dei sistemi di rilevazione CO₂ assume particolare importanza quando la registrazione del reperto auscultatorio è resa difficile o impossibile dal rumore ambientale, tutt’altro che infrequente nel contesto extraospedaliero. I capnometri digitali forniscono un’ulteriore interessante applicazione per quanto concerne i pazienti in arresto cardiaco: un lavoro di Aufderheide et coll. ha posto l’accento sull’ipotensione e l’ipoperfusione coronarica generate dall’aumento della pressione intratoracica secondaria all’iperventilazione (frequenze respiratorie troppo elevate, volumi eccessivi, inversione del rapporto inspirio:espiro). La sperimentazione su animali ha dimostrato che tali condizioni predispongono ad una consistente riduzione della sopravvivenza. Quindi, oltre a sottolineare la necessità di porre attenzione nel mantenere adeguate frequenze, volumi e tempi di espirazione durante la ventilazione di pazienti in condizioni di circolo precario o ipoteso, appare evidente che l’utilizzo di un capnometro favorirebbe il corretto controllo della frequenza respiratoria.

2. Monitoraggio della ventilazione. Non è infrequente che durante le prime fasi di soccorso la ventilazione venga gestita in maniera inadeguata. Spesso i pazienti intubati sulla scena vengono ventilati con frequenze respiratorie e volumi eccessivamente elevati. Ciò può essere imputato alla improcrastinabilità delle molteplici manovre da effettuarsi sul paziente contestualmente alla ventilazione assistita.

Il monitoraggio della corretta ventilazione, impostata osservando frequenza ed EtCO₂, assume particolare importanza nei pazienti con problemi neurologici e respiratori.

2a. Monitoraggio della ventilazione in pazienti con problemi neurologici. In pazienti affetti da patologie intracraniche (in seguito a traumatismi, sanguinamenti, neoplasie): è noto che i vasi cerebrali sono sensibili alle variazioni della PaCO₂ indotte dall’iperventilazione. Una PaCO₂ inferiore a 34 mmHg è in grado di provocare vasocostrizione cerebrale, con riduzione della quantità di sangue intracranico circolante. Gli effetti conseguenti sono due: da un lato, la riduzione del volume complessivo del contenuto cranico, dall’altro il rischio -tutt’altro che remoto- di aumentare il danno encefalico secondario (aggravamento dell’ischemia). Infatti,  da tempo è caduta l’indicazione alla iperventilazione preventiva dei pazienti affetti da trauma cranico in ambito preospedaliero a meno che non siano evidenti segni di erniazione cerebrale; attualmente, l’evidenza scientifica prevede il mantenimento di livelli di normocapnia per tutta la durata del tempo territoriale. In questo contesto, l’utilizzo del capnometro consente all’operatore di impostare frequenze e volumi mirate a mantenere un EtCO₂ “normale”.

2b. Monitoraggio della ventilazione in pazienti con problemi respiratori. In pazienti affetti da patologie respiratorie, la rilevazione dell’EtCO₂ consente di impostare con maggior precisione la strategia ventilatoria e la terapia farmacologica. Utile, a tal proposito, una specifica dei sistemi di campionamento del gas, tra mainstream e sidestream. Il posizionamento di un sensore “mainstream” sul casco utilizzato per la CPAP può dare valori alterati in ragione dell’elevato spazio morto dato dal casco stesso. In questi casi è invece raccomandato l’utilizzo di sistemi “sidestream” che consentano il monitoraggio con cannule nasali (il circuito passa senza difficoltà sotto il casco). Il sistema “mainstream” può essere invece utilizzato agevolmente qualora vengano usate maschere facciali per l’erogazione della ventilazione non invasiva.

Il monitoraggio capnografico di un paziente intubato fornisce informazioni importanti per mezzo della forma d’onda circa la pervietà della protesi respiratoria, sulla reversione della miorisoluzione del paziente, sulle condizioni e sulla gravità delle sindromi ostruttive (BPCO, asma) e l’impostazione della PEEP; per questo motivo, disporre dell’onda capnografica consente di verificare l’efficacia della terapia (risoluzione del broncospasmo, aggiustamento dei valori di PEEP, ecc.).

3. Monitoraggio del paziente durante trasferimento protetto

Molte Società Scientifiche di Anestesia e Rianimazione raccomandano la capnometria come parte integrante del monitoraggio impiegato per il trasferimento protetto di pazienti critici. Le applicazioni di seguito discusse sono estendibili anche al soccorso extraospedaliero. L’utilizzo della capnometria consente di verificare in continuo il corretto posizionamento delle protesi respiratorie in un ambito dove si registra un dislocamento del tubo endotracheale compreso tra 0 e 5 cm. Quando non è possibile un monitoraggio cruento della pressione arteriosa, la caduta della capnometria durante ventilazione controllata indica comparsa di ipotensione sistemica o di alterazioni del circolo polmonare (embolia polmonare, lesione dei vasi polmonari).

4. End-tidal CO₂ come indicatore prognostico nell’arresto cardiaco. La capnometria può essere utilizzata come un predittore di ROSC; alcuni lavori hanno dimostrato l’incremento della sopravvivenza in pazienti con livelli di EtCO₂ elevati al ROSC. Tuttavia devono essere eseguiti ulteriori studi per comprendere con precisione il ruolo dell’end-tidal come indice prognostico e per raccomandarne l’utilizzo routinario in tale contesto. Del resto, mentre sono necessarie ulteriori ricerche per definire la capacità del monitoraggio dell’EtCO₂ di guidare interventi più aggressivi (ad esempio fibrinolisi nel paziente in PEA con sospetto di embolia polmonare), il monitoraggio della CO₂ espirata durante RCP può essere utile come indicatore non invasivo della gittata cardiaca.

Conclusioni e livelli di raccomandazione

1. Classe I utilizzo del capnometro/capnografo per monitorare la frequenza respiratoria durante e dopo RCP;

2. Classe I l’utilizzo del capnometro/capnografo per monitorare l’end-tidal durante il trattamento di un paziente con patologia cerebrale;

3. Classe I l’impiego del capnometro/capnografo per il monitoraggio del paziente critico durante trasporto interospedaliero (limitatamente alla verifica dell’end-tidal e del corretto mantenimento in sede del tubo endotracheale);

4. Classe IIa la raccomandazione all’utilizzo dei rilevatori di CO₂ esalata nella conferma di corretto posizionamento del tubo endotracheale (Classe Indeterminata per i dispositivi colorimetrici);

5. Classe III la raccomandazione all’utilizzo di capnometri/capnografi per confermare il corretto posizionamento di presidi intraglottici e sovraglottici diversi dal tubo endotracheale;

6. Classe IIa l’utilizzo del capnometro come indicatore non invasivo della gittata cardiaca;

7. Classe Indeterminata il monitoraggio della CO₂ espirata durante ventilazione non invasiva con sistemi “sidestream”.

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Corrispondenza: federicoghio@busnagosoccorso.it