Fisioterapia - Appunti di riabilitazione cardiorespiratoria

Elementi di riabilitazione respiratoria

Respirazione

Con il termine “respirazione” si indica lo scambio di gas tra un organismo e l’ambiente che lo circonda. La respirazione nell’uomo consiste nell’assunzione di ossigeno e nell’eliminazione di anidride carbonica.

Cenni di anatomia

L’apparato respiratorio è composto da una complessa organizzazione di strutture anatomiche che, interagendo tra loro, permettono la ventilazione polmonare. Queste strutture sono:

• Naso (bocca)
• Trachea
• Faringe
• Albero bronchiale
• Laringe
• Polmoni

Naso

Le principali funzioni respiratorie del naso sono:

• Filtrazione: mediante le vibrisse e le secrezioni mucose, vengono trattenute le impurità presenti nell’aria inspirata, per poi essere allontanate dalle ciglia dell’epitelio respiratorio. Le impurità microscopiche possono giungere fino agli alveoli, dove vengono fagocitate ed eliminate dai macrofagi.
• Umidificazione: l’aria inspirata viene umidificata dalle mucose (l’aria fredda blocca il movimento muco-ciliare).
• Riscaldamento: l’aria inspirata a contatto con le mucose viene riscaldata a 37° C.

Tutto ciò è permesso dalla struttura cocleare del naso.

Faringe e laringe

All’ingresso in faringe, l’aria ha già raggiunto un’umidificazione pari al 95%. L’umidificazione rappresenta un pilastro nelle decisioni riabilitative.

Trachea e bronchi

La trachea e i bronchi sono delle strutture dotate di anelli cartilaginei che evitano il collasso durante la respirazione. L’albero bronchiale è costituito da 23 generazioni bronchiali, suddivise in zone. I bronchi primari danno origine a 23 generazioni di condotti secondari fino agli alveoli.

• Zona di conduzione = fino alla 17° generazione (pochi alveoli)
• Zona respiratoria = dalla 17° alla 23° generazione bronchiale

Polmoni

• Sono due organi posizionati nelle cavità pleuriche.
• Ricoperti dalla pleura viscerale.
• Suddivisi parzialmente dalle scissure.
• I polmoni pesano circa 450 gr. Il loro peso è considerato circa l’1% del peso corporeo.
• Il volume polmonare varia da 3,5 a 8,5 litri.

Calcolo del volume corrente nell’uomo e nella donna:

• CV = 6,103 x H (in m.) – 0,028 x età – 4,654
• CV = 4,664 x H – 0,024 x età – 3,284

• Il tessuto alveolare è detto parenchima.
• Nell’adulto il 90% del tessuto polmonare è parenchima funzionante.
• Nel bambino il parenchima varia dal 75 al 85%.
• Il rapporto destro/sinistro del volume polmonare è circa 53/47.

Alveoli

Rappresentano la superficie di scambio respiratorio e sono costituiti da due tipi di cellule:

• Pneumociti di tipo I: sono cellule piatte e strettamente connesse tra loro, per evitare che l’acqua (100% di umidità) si raccolga nell’interstizio, tra vaso capillare e parete alveolare (si andrebbe incontro a infiammazione ed edema polmonare). Sono cellule che non si riproducono: quando ne muore una, un pneumocita di tipo II si trasforma e diventa di tipo I, prendendone il posto.
• Pneumociti di tipo II: producono surfattante, una sostanza tensioattiva composta da amminoacidi e proteine. Funzione di protezione delle vie aeree e di riduzione della tensione superficiale dell’acqua: evita il collabimento delle pareti alveolari ad ogni espirazione.

Pleura

• La pleura è translucida ed alquanto sottile.
• La pleura viscerale è costituita da uno strato di cellule cubiche e poche fibre elastiche: è semielastica.
• La pleura parietale è più spessa e prevede uno strato di cellule cubiche e tessuto fibroso denso sottostante.
• Normalmente la cavità pleurica contiene 0,1 – 0,2 ml/kg di liquido. Questo liquido risulta da un processo dinamico di secrezione-assorbimento.

Processo descritto dall’equazione di Starling:

F = K [(Pcap – Ppl) - σ(πcap – πpl)]

P: pressione idrostatica, π: pressione oncotica

Viscerale

• Riveste l’interno del polmone
• Non ha fibre nervose
• Vasi bronchiali
• È completamente adesa al polmone

Parietale

• Riveste l’esterno della parete toracica
• Sono presenti fibre sensoriali (il dolore se c’è patologia viene da qui)
• Vasi intercostali
• Scollabile dalla parete toracica (durante gli interventi)

Muscoli respiratori

La ventilazione avviene esclusivamente ad opera dei muscoli respiratori. In sostituzione ai muscoli: ventilazione meccanica (NIV).

Innervazione di tali muscoli:

• M. sternocleidomastoideo: n. spinale accessorio (motoneuroni C1-2)
• M. diaframma (muscolo inspiratorio principale): n. frenico (motoneuroni C3-5) dal plesso cervicale
• M. intercostali: n. intercostali (motoneuroni T1-8)
• M. addominali: n. intercostali e lombari (motoneuroni T7-L1)

Relazione forza-lunghezza-velocità

• La forza è massima quando il muscolo parte dalla sua lunghezza di riposo.
• La lunghezza di partenza nei muscoli inspiratori è determinata dalla quantità di aria che contengono i polmoni.
• La lunghezza di partenza ottimale si trova al più basso valore possibile di volume residuo.
• La forza contrattile è massima quando il muscolo non si muove (contrazione isometrica).
• Il diaframma sviluppa circa il 20% della sua velocità di contrazione durante una respirazione normale.
• All’aumentare della velocità di contrazione diminuisce la forza espressa.
• Il massimo flusso inspiratorio è limitato più dalla relazione forza-velocità del diaframma che dal calibro delle vie aeree.

Legge di Laplace

P = 2T/R P: pressione, T: tensione, R: raggio

• Se T è costante per le relazioni di lunghezza e velocità, la P varia al variare del raggio.
• Più il diaframma è piatto, maggiore è R, minore è P.
• La legge di Laplace ha poca influenza nel soggetto sano.
• Il paziente gravemente enfisematoso risente pesantemente della legge di Laplace.

Ventilazione

L’espansione del polmone durante l’inspirazione avviene come conseguenza dell’aumento di volume della gabbia toracica, ottenuto con la contrazione dei muscoli inspiratori, che compiono un lavoro per vincere le forze di retrazione elastica del polmone (resistenze elastiche) e dalla resistenza offerta al flusso di aria nelle vie aeree (resistenze non elastiche)

La valutazione delle resistenze elastiche del sistema toraco-polmonare si effettua attraverso la curva di rilasciamento toraco-polmonare (curva P – V) che rappresenta la somma delle resistenze del polmone e del torace. La valutazione delle resistenze elastiche è possibile grazie alla pletismografia (volumi statici + dinamici).

Lo spostamento del flusso d’aria, durante l’inspirazione e l’espirazione avviene inoltre per differenza di gradiente pressorio (ΔP).

• Esterno (P atmosferica) - Interno (P intrapolmonare)
• P intrapolmonare < P atmosferica = ventilazione a pressione negativa (condizione fisiologica e naturale)
• P atmosferica (pressione alla bocca) < P intrapolmonare = ventilazione a P positiva (respiratoria)

Diffusione

L’ossigeno e l’anidride carbonica si muovono tra aria e sangue per semplice diffusione, cioè da un’area di alta ad una di bassa pressione parziale (PaO2). La legge di Fick della diffusione stabilisce che la quantità di gas che si muove attraverso una lamina di tessuto è proporzionale all’area della lamina, ma inversamente proporzionale al suo spessore.

• PaO2 = riflette solo le molecole libere disciolte nel sangue e non quelle legate alla HB
• La barriera sangue-gas è estremamente sottile ed ha un’area di 50-100 m²

Il completamento dello sviluppo alveolare avviene intorno ai 8-10 anni di vita: è facile che vada subito in insufficienza respiratoria. Anche il sistema muscolo-scheletrico non è completamente sviluppato. La diffusione avviene in meno di un secondo.

Alterazione rapporto ventilazione-perfusione V/Q

• La pO2 e la pCO2 in ogni unità polmonare sono determinate dal rapporto V/Q.
• Anche il polmone sano presenta un certo grado di alterazione V/Q (differenze regionali di ventilazione).
• È la più comune causa di ipossiemia ma contribuisce anche all’ipercapnia.

Insufficienza respiratoria

L’insufficienza respiratoria è caratterizzata dall’incapacità dell’apparato respiratorio di fornire la quantità di O2 necessaria all’organismo e/o dall’incapacità ad eliminare la CO2 nelle condizioni metaboliche normali (riposo o sforzo abituale – mangiare, andare in bagno…). Essa può dunque essere definita unicamente con il dosaggio dei gas del sangue arterioso (emogasanalisi arteriosa).

Emogasanalisi

Informazioni per una corretta interpretazione:

• FIO2 (frazione di ossigeno inspirata) -> 21% in aria ambiente

Cliniche ed anamnestiche (da raccogliere):

• FR (frequenza respiratoria) -> dato importantissimo. Può essere aumentata anche dalla paura perché l’emogasanalisi può essere un esame doloroso.
• Stato di coscienza
• Comorbilità
• Temperatura corporea -> se è alta la FR sarà più alta.

Valori:

• PaO2= Riflette solo le molecole libere disciolte nel sangue e non quelle legate alla HB (unità di misura mmHg).
• SaO2= Percentuale dell’HB disponibile saturata con O2 nel sangue arterioso (unità di misura %).
• SpO2= Permette di misurare la saturazione dell’ossigeno (legata HB) a livello del circolo periferico. Si misura con saturimetro.

Device:

Se al paziente viene somministrato ossigeno, bisogna conoscere il device utilizzato per la somministrazione e la relativa FIO2.

Classificazione insufficienza respiratoria

• Parziale (di tipo I): PaO2 < 60 mmHg. Il paziente ha solo ipossiemia.
• Globale (di tipo II): PaO2 < 60 mmHg e PaCO2 > 45 mmHg. Il paziente è ipossiemico e ipercapnico.

Equilibrio acido-base

L’acidosi (aumento di CO2) è legata a un discorso acuto. Più legata a problema polmonare. L’alcalosi (aumento di HCO3) è legata a un discorso che perdura da ore o giorni. Più legata a problema renale.

Ossigenoterapia

È la somministrazione di ossigeno, a concentrazione superiore a quella presente nell’aria inspirata (FIO2 21%), per correggere l’ipossiemia arteriosa e prevenire il danno tissutale.

Flusso di O2: quantità di O2 (Lt/min) erogata dai diversi apparecchi. Tale parametro non considera la quota di O2 che si disperde nell’ambiente.

Frazione di O2 inspirata (FiO2): quota di O2 inalata dal paziente. Viene misurata in % di O2 (es. 24-28-32% ...). Parametro fondamentale per monitorare le condizioni cliniche del paziente.

Perché l’ossigenoterapia?

La necessità di supplementazione di ossigeno può dipendere da:

• Deficit nella ventilazione
• Ridotta perfusione
• Riduzione degli scambi gassosi
• Problemi di circolazione sanguigna

L’alterazione di una di queste funzioni, oltre i 4 minuti, porta a: ipossia tissutale.

Segni clinici di ipossia

• Segni respiratori: Dispnea e tachipnea (fino a 40 atti/minuto), contrazione dei muscoli accessori, tirage, rientro degli spazi intercostali.
• Segni cutanei: Cianosi nelle estremità del corpo.
• Segni cardio-circolatori: Tachicardia, ipertensione arteriosa sistemica e polmonare, vasocostrizione periferica e viscerale e vasodilatazione coronarica e cerebrale.
• Segni neurologici: Euforia, irritabilità, aggressività, agitazione psico-motoria, stato confusionale, obnubilamento, sonnolenza che può portare ad uno stato di coma.

Saturazione periferica

Volendo utilizzare la saturazione periferica, come screening per la presenza di ipossiemia arteriosa, è opportuno identificare alcune soglie:

• SpO2 > 96%: Soglia di normalità
• SpO2 < 92%: Soglia che richiede ulteriori indagini
• SpO2 < 88%: Soglia di allarme

Obiettivi dell’ossigenoterapia

• Aumento della pressione parziale di ossigeno negli alveoli polmonari correggendo l’ipossiemia senza deprimere il centro della respirazione e migliorando l’ossigenazione dei tessuti.
• Riduzione del lavoro respiratorio necessario per mantenere una determinata pressione di ossigeno negli alveoli.
• Riduzione del lavoro cardiaco necessario per assicurare una certa pressione arteriosa di ossigeno. Ridurre lo sforzo cardiaco soprattutto nei pazienti cardiopatici (per cautela anche se non desaturano tanto).

Patologie: BPCO, asma, fibrosi, ipertensione polmonare e terminali.

Miglioramenti dopo ossigenoterapia

La riduzione della PaO2 nel sangue arterioso può portare ad una riduzione dell’ossigenazione dei vari organi e apparati dell’organismo. Il miglioramento dopo somministrazione di ossigenoterapia viene misurato attraverso riscontri clinici e di laboratorio.

• Incremento della sopravvivenza a 5 anni
• Maggiore tolleranza allo sforzo
• Riduzione della policitemia
• Rallentamento o prevenzione dell’evoluzione in cuore polmonare cronico
• Miglioramento della qualità del sonno
• Riduzione dei costi sociali, per la riduzione del numero dei ricoveri.

Principali complicanze da elevate concentrazioni di O2

• Riduzione della ventilazione in categorie di pazienti
• Alterazioni della clearance muco-ciliare e lesioni a carico dei pneumociti di 2° tipo
• Secchezza delle mucose
• Maggiore viscosità delle secrezioni
• Danno del tensioattivo con necrosi endoteliale, aumento della permeabilità capillare, edema polmonare e atelettasie con evoluzione verso la fibrosi polmonare
• Riduzione dell’eritropoiesi
• Produzione in eccesso di radicali liberi da parte di cellule esposte all'iperossia

Erogatore di ossigeno a parete

In ambiente ospedaliero l’ossigenoterapia viene erogata attraverso sistemi centralizzati che forniscono ossigeno gassoso puro a bassa pressione. La regolazione a parete avviene attraverso sistemi di verifica a flusso x minuto. Le tipologie di flussometri maggiormente utilizzati erogano fino a 12 – 15 litri x min.

L'ossigeno è un gas freddo e secco, pertanto, è necessario umidificarlo e riscaldarlo prima del suo utilizzo. È possibile utilizzare il gorgogliatore che fraziona il flusso di gas in un piccolo contenitore di acqua sterile (se metto acqua di rubinetto rischio di Legionella e calcare si deposita). Questo gorgogliatore viene fissato alla base del flussometro. Va riempito fino all’indicatore di livello max e va periodicamente lavato con una sostanza detergente e disinfettato in soluzione amuchina. Il gorgogliatore va sostituito se cambia il paziente che ne usufruisce.

Dispositivi per ossigenoterapia

Concentratore portatile

Utilizza ossigeno creato con una serie di reazioni al momento. Erogazione di O2 con flusso pulsato max 5 lt/min.

Limiti:

• Erogazione pulsata (meno ossigeno)
• Consuma molta energia elettrica

Utilizzano ossigeno liquido

Unità stazionaria: Erogazione di flusso di O2 continuo max 5-8 lt/min

Unità portatile a flusso continuo (stroller): Erogazione flusso continuo da 6-15 Lt/m

Norme generali di sicurezza per ricarica stroller:

Ossigeno liquido

Il sistema, basato sulla tecnologia aerospaziale, è formato da due contenitori criogenici: una grande bombola (deewer), generalmente di 35 - 40 litri di liquido, con una altezza tra 60 - 100 cm., e uno portatile (Stroller). Nella foto: la bombola grande mentre carica il portatile. Si noti come si condensa il vapore acqueo a causa del freddo < 120°. Il portatile (stroller) ha peso e dimensioni abbastanza contenuti. Ve ne sono da 0,5 a 1,250 litri di ossigeno liquido che pesano tra 3,5 e 5 Kg circa. Sono in grado di garantire una riserva di ossigeno sufficiente per diversi giorni (1 L di ossigeno liquido si converte in 860 L di ossigeno gassoso se riportato a pressione e temperatura ambiente).

La pressione nella bombola dell'ossigeno liquido è circa 100 volte inferiore a quella dell'ossigeno gassoso stivato in bombole ad alta pressione, quindi non esiste il rischio di esplosione. Entrambi i sistemi per l'ossigeno liquido hanno una valvola aperta (per sicurezza) che svuota lentamente i contenitori anche senza estrazione terapeutica. Il sistema portatile riempito e non utilizzato si svuota in 24 - 36 ore ca.

Avvertenze

• Non fumare in prossimità dell’apparecchiatura.
• Mantenere materiali infiammabili lontani dall’apparecchiatura. Oli e grasso, creme per il viso e vaselina inclusi, si infiammano e bruciano rapidamente in presenza di ossigeno concentrato.
• Non toccare l’ossigeno liquido o parti trattate con ossigeno liquido. L’ossigeno liquido è estremamente freddo -183°C, le parti congelate dell’apparecchio, se toccate possono congelare o ustionare la pelle.
• L’ossigeno è un gas non infiammabile non nocivo, ma elevate concentrazioni accelerano la combustione di altre sostanze (comburente).
• Mantenere ed utilizzare l’apparecchiatura in posizione verticale.