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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.5.2021.tde-04042022-153415
Documento
Autor
Nome completo
Pedro Vitale Mendes
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2021
Orientador
Banca examinadora
Costa, Eduardo Leite Vieira (Presidente)
Besen, Bruno Adler Maccagnan Pinheiro
Ramos, Fernando José da Silva
Souza, Heraldo Possolo de
Título em português
Avaliação da resposta da perfusão pulmonar durante circulação extracorpórea veno-venosa em um modelo experimental de síndrome do desconforto respiratório agudo
Palavras-chave em português
Circulação extracorpórea
Impedância elétrica
Lesão pulmonar aguda
Perfusão
Relação ventilação-perfusão
Síndrome do desconforto respiratório agudo
Resumo em português
Introdução: A circulação por membrana extracorpórea veno-venosa (do inglês Extracorporeal Membrane Oxygenation - ECMO -) como suporte respiratório é caracterizada pela oxigenação sanguínea e remoção de gás carbônico através do bombeamento mecânico do sangue através de uma membrana onde ocorre a difusão dos gases. Contudo, vale ressaltar que o pulmão ainda mantém um importante papel na pressão arterial dos gases, funcionando como um segundo oxigenador, em série à ECMO. Em condições patológicas, a resposta adaptativa da circulação pulmonar frente a um desacoplamento entre ventilação e perfusão (V/Q) consiste na vasoconstrição de regiões pulmonares pobres em oxigênio, redirecionando o fluxo sanguíneo a regiões normalmente ventiladas com consequente atenuação do distúrbio V/Q. O principal modulador desta vasoconstrição pulmonar adaptativa é a própria pressão parcial de oxigênio local, através da Pressão Venosa de Oxigênio (PvO2) e da Pressão Alveolar de Oxigênio. Neste contexto, o uso da oxigenação por circulação extracorpórea tem o potencial de reduzir esta resposta adaptativa pulmonar e agravar o distúrbio V $Q ao elevar a PvO2. Assim, o objetivo deste estudo consiste em avaliar o efeito do suporte extracorpóreo e consequente aumento da PvO2 na perfusão pulmonar e hemodinâmica pulmonar em situações de hipoxemia e distúrbio V/Q. Métodos: Cinco suínos receberam monitorização e foram canulados para o suporte extracorpóreo. Utilizamos a Tomografia de Impedância Elétrica (TIE) para avaliar a ventilação e perfusão pulmonar ao longo das etapas do protocolo. Os efeitos do suporte com ECMO na hemodinâmica e perfusão pulmonar foram avaliados em um protocolo de 10 etapas sequenciais que simularam diferentes cenários de distúrbio V/Q. Variáveis hemodinâmicas, respiratórias, laboratoriais e da TIE ao longo das etapas foram analisadas através de comparações entre as etapas de interesse utilizando um modelo misto com o animal como fator randômico. Resultados: Aqui, fomos capazes de criar 2 situações distintas de distúrbio V $Q através da intubação pulmonar seletiva com colapso pulmonar e através de lavagem pulmonar seriada com depleção de surfactante. A TIE foi capaz de detectar variações da ventilação e perfusão pulmonar em todas as etapas do estudo, mesmo com circulação do sangue através do circuito de ECMO. No cenário de ventilação pulmonar unilateral com atelectasia pulmonar esquerda, o início do suporte com ECMO proporcionou um aumento da PvO2 e shunt pulmonar, com redução na Pressão Média de Artéria Pulmonar (PAPm). Por outro lado, não houve alteração da perfusão pulmonar após início do suporte com ECMO. No cenário de lesão pulmonar após lavagem pulmonar seriada e depleção de surfactante, pudemos notar uma redução na ventilação pulmonar posterior, secundária ao colapso de zonas dependentes. O suporte com ECMO nesta situação promoveu um aumento na PvO2 em associação à uma redução na PAPm, sem alteração no shunt pulmonar. Assim como no cenário anterior, o suporte com ECMO não alterou a perfusão pulmonar. Conclusão: Nossos dados sugerem que o suporte com ECMO veno-venosa, com consequente aumento da PvO2, é capaz de induzir uma redução na PAPm sem promover variação da perfusão pulmonar em diferentes situações clínicas de distúrbio V/Q
Título em inglês
Evaluation of lung perfusion behavior during veno-venous extracorporeal membrane oxygenation in an experimental model of acute respiratory distress syndrome
Palavras-chave em inglês
Acute lung injury
Acute respiratory distress syndrome
Electrical impedance
Extracorporeal circulation
Perfusion
Ventilation-perfusion ratio
Resumo em inglês
Veno-venous Extracorporeal Membrane Oxygenation (ECMO) is characterized by blood oxygenation and removal of carbon dioxide by means of mechanically pumping the blood through an oxygenation membrane. However, during ECMO support, the native lungs still play an important role in regulating the arterial pressure of gases, functioning as a secondary oxygenator in series with ECMO. In pathological conditions, the adaptive response of pulmonary circulation in case of a decoupling between ventilation and perfusion (V/Q) consists of vasoconstriction of poorly oxygenated pulmonary regions, redirecting blood flow to normally ventilated regions with consequent attenuation of the V $Q mismatch. The main modulating factor of this adaptive pulmonary vasoconstriction is local partial oxygen pressure itself, through Venous Oxygen Pressure (PvO2) and Alveolar Partial Pressure. In this context, ECMO support has the potential to reduce this adaptive pulmonary response and worsen the V/Q mismatch by raising venous oxygen pressure. Thus, the objective of this study is to evaluate the effect of extracorporeal support and the consequent increase in PvO2 on pulmonary perfusion and pulmonary hemodynamic in situations involving hypoxemia and V/Q mismatch. Methods: Five animals were instrumented, monitored and submitted to extracorporeal membrane oxygenation. We used the Electrical Impedance Tomography (EIT) to evaluate lung ventilation and perfusion throughout all steps of the protocol. Effects of ECMO support on pulmonary hemodynamics and perfusion involving different situations of V/Q mismatch were tested in a ten-step protocol. Continuous data of hemodynamic, respiratory, lung perfusion/ventilation and laboratorial data over time were analyzed using interaction analyses with a fixed effect of a mixed generalized model using the animals as a random factor. Results: We were able to create two distinct situations of V/Q mismatch by inducing lung collapse with selective pulmonary intubation and by posterior serial lung lavage and surfactant depletion. The EIT was capable of detecting variations of lung ventilation and perfusion during all steps of the protocol despite blood circulation throughout the ECMO circuit. In the scenario of unilateral lung ventilation with left lung atelectasis, the initiation of ECMO support provided a significant increase in PvO2 and in pulmonary shunt with a reduction in Mean Pulmonary Artery Pressure (PAPm). On the other hand, left lung perfusion did not alter with the use of ECMO support. In the scenario of lavage induced lung injury and surfactant depletion we noticed a reduction in posterior lung ventilation secondary to lung collapse of dependent regions. ECMO support initiation increased PvO2 and reduced PAPm. ECMO support did not alter lung perfusion in this scenario. Conclusions: We found that the use of ECMO support with consequent increase in PvO2 in different scenarios of V/Q mismatch induces a significant drop PAPm. However, ECMO support did not affected lung perfusion during V/Q mismatch
 
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Data de Publicação
2022-04-07
 
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