A síndrome da angústia respiratória do adulto (SARA) é causada por vários agentes etiológicos, determinando graves lesões pulmonares alterando as propriedades mecânicas do sistema respiratório. A determinação da mecânica respiratória de pacientes submetidos a ventilação artificial fornece informações fundamentais a respeito do grau de disfunção pulmonar, podendo orientar a terapêutica em bases mais racionais e estabelecer prognóstico evolutivo. Estudos recentes têm demonstrado alterações dramáticas da mecânica pulmonar na vigência de insuficiência respiratória aguda, encorajando a introdução rotineira de métodos para avaliação destes parâmetros de mecânica, com o objetivo de melhor compreender os processos fisiopatológicos e adaptativos desta complexa síndrome. Infelizmente, esta metodologia de avaliação não é rotina na grande maioria das Unidades de Terapia Intensiva, refletindo a idéia de que a avaliação da mecânica respiratória de pacientes sob ventilação artificial é difícil de ser realizada. Entretanto, existem várias técnicas recentemente idealizadas, que permitem de maneira não invasiva a análise detalhada das propriedades mecânicas do sistema respiratório em pacientes ventilados artificialmente. Dentro destas técnicas o método da oclusão no final da inspiração suscitou enorme repercussão clínica por permitir grande acurácia e profundidade na análise da mecânica respiratória em animais e seres humanos. Fundamentalmente, esta técnica consiste na insuflação do sistema respiratório relaxado seguida por rápida oclusão das vias aéreas durante 1 a 2 segundos ao final da inspiração. Durante este período de oclusão, observa-se queda na pressão traqueal até que ela atinja um platô, possibilitando o cálcu1o das propriedades elásticas e resistivas do sistema respiratório. A maneira como isto é feito, através desta metodologia, foi recentemente elucidada. Este método permite medir a resistência total do sistema respiratório (Rrs, max) e seus sub componentes: resistência homogênea do sistema respiratório (Rrs,min) e a resistência resultante das inomogeneidades do sistema respiratório (Rrs,u). Demonstrou-se recentemente em animais que Rrs,max, Rrs,min e Rrs,u sofrem modificações significativas frente a variações de volume corrente e fluxo inspiratório. Este fato, por ser extremamente importante no ajuste dos parâmetros (fluxo e volume corrente) do respirador artificial, foi parte dos objetivos do presente estudo. Determinou-se também a elastância do sistema respiratório (Ers) e sua dependência às variações do volume e fluxo inspiratório. As medidas da mecânica respiratória foram realizadas em 14 pacientes ventilados artificialmente. Selecionou-se sete pacientes sem hábito de tabagismo, sem evidências clinicas e radiológicas de doença pulmonar, submetidos a operações:- eletivas sob anestesia geral, na região facial e cervical e sete com SARA admitidos em UTI. O diagnóstico da SARA baseou-se em exame clínico, radiológico, de acordo com ditames clássicos consagrados pela literatura. Durante as medidas, os pacientes foram ventilados com respirador de fluxo constante (Bear Five, Medical Systems, Riverside, Ca), utilizando-se FI02 de 100%. Fixou-se a freqüência respiratória em 10 ciclos por minuto. Obteve-se os sinais de fluxo (V) e pressão traqueal (Ptr) diretamente de saídas do respirador. O volume foi calculado integrando-se eletronicamente o sinal do fluxo inspiratório. Registrou-se as variáveis em fisiográfo Beckman (R 511-A-USA). Dois protocolos de medidas foram seguidos para cada paciente: a) Mantendo-se o volume corrente constante (12 ml.kg-1) variou-se o fluxo inspiratório de maneira aleatória. Os valores de fluxo utilizados foram: 0,5; 0,66; 0,83 e 1 l.seg-1; b) Fixando-se o fluxo inspiratório em 1 l.seg-1, variou-se o volume corrente nos valores de 8,10,12 e 14 ml.kg-1. As variações de volume e fluxo foram randomizadas. Foram estudados seis ciclos respiratórios não consecutivos para cada condição. Durante as medidas, não foi utilizada pressão positiva no final da expiração. Em cada manobra utilizou-se pausa inspiratória de 1,5 segundo. Este procedimento faz parte da metodologia necessária para cálculo das propriedades mecânicas do sistema respiratório. Após a oclusão das vias aéreas ao final da inspiração, na prática representada pela pausa inspiratória, observa-se nos registros tomados, queda inicial rápida da pressão traqueal entre o ponto de pressão máxima (Ptr, max) até ponto denominado Pi A seguir deste ponto observa-se queda menos pronunciada até obter-se um platô (Pel). A pressão no ponto Pi dividido pelo fluxo inspiratório precedente à oclusão fornece o valor de Rrs, min. Dividindo Pel pelo fluxo inspiratório pré-oclusão obtém-se Rrs, u, a resistência equivalente à presença do "stress relaxation" e/ou desigualdades das constantes de tempo do sistema (Rrs, u). Essa variável também pode ser obtida subtraindo-se Rrs, max de Rrs, min, A resistência total (Rrs, max) foi obtida dividindo-se a queda total da pressão traqueal (Ptr, max até Pel) pelo fluxo inspiratório pré-oclusão. Rrs, max representa o valor máximo de resistência devido às inomogeneidades do sistema e a presença do "stress relaxation". A elastância do sistema respiratório foi calculada dividindo-se o platô pós-oclusão pelo volume corrente ao final da expiração. Os resultados obtidos. foram submetidos a análise de variância e co-variância para medidas repetidas. Para este propósito foi utilizado pacote estatístico inserido em computador de grande porte (BMDP 2D), Foi estabelecido nível de significância de 5%. As conclusões podem ser resumidas da seguinte forma: Em ambos os grupos de pacientes Ers não variou de maneira significativa com os diferentes valores de fluxo e volume utilizados. Entretanto Ers mostrou-se significativamente mais elevada nos pacientes com SARA. Nestes pacientes aumentando-se o volume corrente e fixando-se o fluxo inspiratório observou-se aumento de Rrs,max às custas de Rrs,u enquanto Rrs,min não sofreu modificações. Nos pacientes controle todas as resistências não apresentaram variação com as mudanças do volume corrente; Rrs,max e Rrs,u foram menores e Rrs,min foi similar aos valores correspondentes observados nos pacientes com SARA. Este fato indica o fenômeno “stress relaxation" está aumentado na SARA. Durante as manobras em que fixou-se o volume corrente observou-se em ambos os grupos de pacientes diminuição de Rrs,max e Rrs,u com o aumento do fluxo inspiratório. Nesta situação os pacientes com SARA exibiram valores significativamente mais elevados de Rrs,min e Rrs,u do que os pacientes controle. A variável Rrs,min não apresentou variação frente aos diferentes fluxos inspirados, sendo similar em ambos os grupos de pacientes. A dependência de Rrs,max e Rrs,u em relação às mudanças do fluxo, indicam que o fenômeno “Pendelluft" está aumentado na SARA. Em conclusão demonstrou-se nesse trabalho que as propriedades mecânicas da SARA são caracterizadas por aumento de Ers e Rrs,max, sendo a última secundária ao aumento das inomogeneidades mecânicas do sistema respiratório.

Adult respiratory distress syndrome (ARD) is a consequence of several lung injuries which may affect respiratory system mechanical properties. Determination of respiratory mechanics in patients submitted to artificial ventilation provides important information about the degree of pulmonary dysfunction and could help to establish prognosis and a more rational treatment. Recent studies have shown dramatic alterations of pulmonary mechanics in acute respiratory failure encouraging a more extensive assessment of mechanical parameters in order to provide a better understanding of the pathophysiological processes and adaptative mechanisms in ARDS. Unfortunately, this approach is not routinely used in many intensive care units reflecting the idea that mechanical assessment of ventilated patients is difficult to perform. However, there are several techniques which allow a non-invasive analysis of respiratory system mechanical profile in ventilated patients. Recently, the end-inflation occlusion method (EIOM) has been used in order to determine respiratory mechanics in both animals and humans. Essentially, this technique consists on inflation of the relaxed respiratory system followed by a rapid airway occlusion at end-inspiration, which is maintained during a brief period. After airway occlusion there is a drop in tracheal pressure, until a plateau is reached, enabling the calculation of both elastic and resistive properties of the respiratory system. The meaning of the variables obtained using this approach was only recently clarified. It was demonstrated that this method allows assessment of the respiratory resistance due to combined (series/parallel) airways plus tissue resistance (Rrs,min), and the respiratory resistance resulting from the mechanical unevenness within the system and stress relaxation (Rrs,u). The overall respiratory system resistance (Rrs,max) corresponds to the addition of Rrs,u to Rrs,min. Respiratory system elastance (Ers) was also measured. However, it has been recently shown in cats that Rrs,max, Rrs,min, and Rrs,u are significantly modified by variations of inflation volume and inspiratory flow. The measurements were carried out in 14 paralyzed, mechanically ventilated patients. Seven control patients were selected among non-smokers without clinical and radiological evidences of previous respiratory disease, who underwent elective cervical and facial surgery. Seven patients with ARDS were studied in the respiratory intensive care unity of our teaching Hospital. The diagnosis of ARDS was based on conventional criteria. The patients were ventilated with a Bear Five constant flow ventilator (Bear Medical Systems, Riverside, CA) and during the measurement an FIO2 of 100% was used. Care was taken to avoid leaks in the system. Respiratory frequency was fixed at 10 cycles per minute. Flow and tracheal (airway opening) pressure (Ptr) signals were obtained directly from the ventilator. Volume was obtained by electronic integration of the flow signal. All variables were registered on a pen chart recorder (Beckman R511A). Two sets of measurements were carried out in each patient: a) while tidal volume (VT) was kept constant (12 ml.kg-1), inspiratory flow rate was changed intermittently for single breaths. The flows used in this experiment were 0.5, 0.66, 0.83 and 1 l.s-1. b) keeping inspiratory flow constant (1 l.s-1), VT was set at 9, 10, 12, and 14 ml.kg-1. Flow and volume variations were randomly performed. Six non-consecutive respiratory cycles were studied for each test condition in each patient. No end-expiratory positive pressure was used during the measurements. At each test condition an end-inspiratory pause of 1.5 seconds was generated, allowing the calculation of respiratory mechanical properties by means of EIOM. Briefly, after a quickly performed airway occlusion there is a fast initial drop in Ptr (Pi) from the preocclusion value followed by a slower decrease (Pel) until an apparent plateau is achieved. Pi divided by the flow immediately prededing the occlusion provides the resistance value that would be obtained in the absence of mechanical unevenness within the respiratory system (Rrs,min). Pel divided by the preocclusion flow gives the resistance owing to stress relaxation and/or time constant inequalities within the system, Rrs,u. Rrs,max was obtained by dividing the total drop in Ptr (Pi + Pel) by the preocclusion inspiratory flow and represents the maximal value of resistance that can be obtained with prevailing time constant inequalities and stress relaxation. Respiratory system elastance (Ers) was calculated by dividing the plateau pressure after occlusion (Pel,rs), relative to its end-expiratory value, by VT. Statistical analysis was performed by means of an analysis of variance and covariance (two-factor-experiment with repeated measurements on one factor). For this purpose, a statistical software (BMDP2V) was used and the significance level set at 5%. In the present investigation the flow and volume dependence of respiratory mechanics in normal anesthetized mechanically ventilated humans and in patients with adult respiratory distress syndrome was studied. This kind of work has not been hitherto performed. The result permitted to conclude: 1. In both groups of patients Ers did not vary with different inspiratory flows and volumes but it was significantly higher in ARDS patients. 2. With increasing volume during iso-flow maneuvers Rrs,max increased due to Rrs,u and Rrs,min was not modified in ARDS. 3. In control patients all resistance did not vary with changing volume; Rrs,max and Rrs,u were smaller, and Rrs,min was similar to the corresponding values found in ARDS, indicating that stress relaxation is increased in ARDS. 4. During iso-volume maneuvers Rrs,max and Rrs,u decreased with increasing flows in both groups, although ARDS patients showed significantly higher values than control subjects, whereas Rrs,min did not vary with different flows and was similar in both groups, indicating that Pendelluft is increased in ARDS. ARDS patients exhibited a significant decrease of Rrs,max due to a fall in Rrs,u as inspiratory flow increased. Rrs,min remained unchanged with different inspiratory flows. 6. Rrs,min was not affected by changes in volume both in control and ARDS patients, indicating that volume-dependent changes in the diameter of the proximal airways were not significant in the range of volumes analyzed. 7. ARDS patients exhibited a significant volume dependence of Rrs, max and Rrs,u, suggesting that the magnitude of stress relaxation is increased in this syndrome. 8. The results presently reported indicate for the first time in ARDS that mechanical ventilation with high flows could benefit these patients by shifting greater fractions of inspired volume towards respiratory units with lower resistance and higher compliance. 9. The static volume-pressure curves studied in each patient, by plotting VT. against the corresponding Pel,rs at all volumes used in this investigation. Showed in all cases linear relationship (r ranging from 0.980 to 0.0999 in control subjects 0.946 to 1 in ARDS patients), thus indicating that no significant air-trapping occurred between each respiratory cycle. It could also suggest that the less compliant zone of V-P curves was not reached in the range of VT’s used in the present experiments. 10. The mechanical profile of ARDS is characterized by increased Ers and Rrs,max, the latter being secondary to augmented mechanical unevenness within the system. This findings confirm the elastic-resistive alteration of mechanical properties in ARDS. In conclusion, in the present study a systematic investigation of flow and volume dependence of respiratory system mechanical properties was performed during mechanical ventilation in patients without respiratory disease and in those with ARDS. It was demonstrated that the mechanical profile of ARDS was characterized by increased respiratory system elastance and resistance. The latter was caused by augmented mechanical unevenness within the system. It was also demonstrated that respiratory mechanical properties of patients under mechanical ventilation are significantly altered, but not always in the same fashion, by the flow and volume settings of the ventilator.