Este documento discute disfunção respiratória (pulmonar) grave. Em 3 frases: 1) A disfunção respiratória ocorre quando o sistema respiratório não consegue manter os níveis normais de oxigênio e gás carbônico no sangue. 2) Ela pode ser classificada como tipo I (hipoxêmica) ou tipo II (hipercápnica) dependendo dos níveis de oxigênio e gás carbônico no sangue. 3) O diagnóstico é feito através de

1. DISFUNÇÃO RESPIRATÓRIA
Doença respiratória (pulmonar) grave
Antonio Souto
acasouto@bol.com.br
Medicina Intensiva Pediátrica & Neonatal
Faculdades Integradas Padre Albino
Hospital Padre Albino – Catanduva / SP

3. Função respiratória

4. Função respiratória

6. Overview of Gas Exchange in the Lungs
Adapted from: Costanzo, LS. Physiology, 1st ed. 1998.

7. Definição
condição clínica na qual o sistema
respiratório não consegue manter os valores
da pressão arterial de oxigênio (PaO2) e/ou
da pressão arterial de gás carbônico
(PaCO2) dentro dos limites da normalidade,
para determinada demanda metabólica
PaO2 ≤ 60 mmHg e/ou PaCO2 > 45 mmHg

8. How is respiratory failure defined??
Historically usually PaO2 <60 mm Hg, PaCO2 >
50 mm Hg
Obviously must take into account patient’s
anatomy (ie ? cyanotic heart lesion)
Can develop acutely or over days
How the patient looks is usually incorporated into
diagnosis/management
Symptoms/Severity dependent on acuity

13. Mecânica
Promoção de fluxo

14. Promoção de fluxo
Gradiente de pressão

15. Difusão

16. Ventilação-perfusão

17. Transporte de oxigênio (DO2)
TO2 = DC x CaO2
CaO2 = (1,36 x Hb x SaO2) + (0,003 x PaO2)
TO2 = DC x [(1,36 x Hb x SaO2) + (0,003 x PaO2)]

18. Definição
DO2
O2
VO2

19. Transporte de oxigênio (DO2)
Hipóxia
•Estagnante (DC)
•CHOQUE
•Anêmica (Hb)
•Hipoxêmica INSUFICIÊNCIA
(SaO2) RESPIRATÓRIA
•Citopática
(Mitocondrial)

20. Definition continued...
Historical definition includes “Type 1” vs. “Type 2”
respiratory failure
Basically hypoxic vs. hypercarbic respiratory
failure
Best way to think about it is oxygenation vs.
ventilation failure

21. Why we care about hypoxemia/hypercarbia?
Hypoxemia:
– Significant hypoxemia can lead to tissue hypoxia and
anaerobic metabolism
– Different organ systems have different thresholds for
tolerating hypoxemia (CNS and heart most vulnerable)
– Arterial PO2 is only one component of oxygen delivery
(DO2), other important factors include hemoglobin level,
cardiac output
– Rising serum lactate is an indicator of significant tissue
hypoxia

22. Why we care about hypoxemia/hypercarbia?
Hypercarbia:
Controversial topic with emergence of permissive
hypercapnia in treatment of ALI/ARDS
Definite CNS effects such as narcosis, mental clouding at
high levels
Adverse effects of acidosis produced by hypercarbia maybe
overstated
Has demonstrated in vitro protective effects of mechanical
ventilation induced lung damage

23. Ventilação
Renovação do gás alveolar
Ação integrada entre o centro respiratório,
vias nervosas, caixa torácica (estrutura
osteomuscular) e os pulmões
VA = (VT – VD)f
– VA = ventilação alveolar.
– VT= volume corrente.
– VD= volume do espaço morto, anatômico.
– f=freqüência respiratória.

24. Diferença alvéolo-arterial de oxigênio
P(A-a)O2 = [FiO2 (PB-47) – (PaCO2/R) – PaO2]
FiO2 = fração inspirada de oxigênio.
PB = pressão barométrica local.
47 mmHg = pressão de vapor de água nas vias aéreas
R = quociente respiratório,
PaCO2 e PaO2 = gases arteriais
o gradiente alveolo-arterial de oxigênio é, normalmente,
pequeno, entre 5 e 10 mmHg, alargando-se na presença
de IR

25. The A-a Gradient
In general terms, the A-a gradient is a measure
of how effectively oxygen that is in your alveoli
moves into your pulmonary vasculature.
The A-a gradient = PAO2 – PaO2
Normal A-a gradient ≈ (age + 10) / 4

26. Alveolar-Arterial O2 gradient
Normal P(A-a)O2 gradient: 5-10 mm of Hg
A sensitive indicator of disturbance of gas exchange.
Useful in differentiating extrapulmonary and pulmonary
causes of resp. failure.
For any age, an A-a gradient > 20 mm of Hg is always
abnormal.

27. CLASSIFICAÇÃO
tipo I (hipoxêmica) alveolo-capilar
Hipoxemia, quedas da PaO2
Ventilação está mantida, valores normais ou
reduzidos da PaCO2
Elevação do gradiente alveolo-arterial de oxigênio
devido a distúrbios da relação V/Q
Doenças que afetam, primariamente, vasos,
alvéolos e interstício pulmonar.

28. CLASSIFICAÇÃO
tipo II (hipercápnica) insuficiência
ventilatória
Comum hipoxemia em pacientes respirando ar
ambiente
Presente em pacientes com pulmão normal
Freqüentemente, sobrepõe-se a casos de IR tipo I,
quando a sobrecarga do trabalho respiratório precipita a
fadiga dos músculos respiratórios

29. Hypercapnia - Etiologies
PaCO2 = VCO2 x PI
RR (VT – VD)
↓VT
↑VCO2 (Hypermetabolism)
Skeletal muscle weakness
Fever
Impaired neuromuscular transmission
Seizures
↓ Lung / chest wall compliance
Sepsis
Airway obstruction
Hyperalimentation
COPD
Asthma
↓RR (Central hypoventilation)
Obstructive sleep apnea
Drugs
Brainstem lesions ↑VD
Obesity-hypoventilation syndrome Excessive PEEP

30. Hypoxemia - Etiologies
PaO2 = [FIO2 (PI – PH2O)] – (PaCO2 / RQ) – (A-a gradient)
↑ A-a gradient ↓ FIO2
V/Q mismatch Suffocation
COPD
Pulmonary embolus
Pneumonia
↓ PI
Pulmonary edema
High altitude
Anatomic shunt
Right to left intracardiac shunts
Pulmonary AVMs
Impaired diffusion
Emphysema ↑ PaCO2
Pulmonary fibrosis As above

31. P(A-a)O2 = [FiO2 (PB-47) – (PaCO2/R) – PaO2]
O cálculo do gradiente alveolo-arterial de
oxigênio permite diferenciar os tipos de IR.
Hipoxemia com gradiente aumentado indica
defeito nas trocas alveolo-capilares e aponta
para IR tipo I.
Hipoxemia com gradiente normal é compatível
com hipoventilação alveolar (IR tipo II).

38. The Problem: Lung Injury
Davis et al., J Peds 1993;123:35
Noninfectious Pneumonia 14%
Cardiac Arrest 12%
Infectious Pneumonia 28% Hemorrhage 5%
Trauma 5%
Other 4%
Septic Syndrome 32%
Etiology In Children

39. QUADRO CLÍNICO
Doença de base / Grau de disfunção
Mecanismos envolvidos são diversos
Apresentação clínica muito variada
Sintomas e sinais comuns
– Relacionam-se com as alterações dos gases
sangüíneos.

40. QUADRO CLÍNICO
Dispnéia e elevações das freqüências respiratória e cardíaca
Hipoxemia/ Elevações agudas do gás carbônico
Manifestações neurológicas
– diminuição da função cognitiva, deterioração da capacidade de
julgamento, agressividade, incoordenação motora e mesmo coma
Manifestações cardiovasculares
– Elevações iniciais da freqüência cardíaca, do débito cardíaco e
vasodilatação arterial difusa, seguidos por depressão miocárdica,
bradicardia, choque circulatório, arritmias e parada cardíaca

44. DIAGNÓSTICO
História clínica
Exame físico
Exames complementares

45. Clinical decision making…
Acute vs. Chronic (hours to days)
– Helps in deciding acuity of treatment
– Progression of illness also important (from parents usually)
What is underlying chronic disease? (if present)
– i.e. Asthma, congenital heart disease…
Examine patient!!
– Work of breathing, LOC, Vitals (O2 sat, HR…)
What tests to order???

47. DIAGNÓSTICO
Exame físico do tórax
Uso de músculos acessórios da respiração
Presença de movimento paradoxal, do abdômen
A presença, na inspiração, de assincronia
toraco-abdominal, com expansão do tórax e
retração simultânea das porções superiores da
parede abdominal, significa fadiga diafragmática
e risco de apnéia eminente, sendo indicação
para instalação de ventilação mecânica.

48. DIAGNÓSTICO
A confirmação pela análise dos gases
sangüíneos.
SaO2 inferior a 90% é fortemente indicativa
do diagnóstico.
A coleta de uma gasometria arterial é
obrigatória.
Troca gasosa inadequada
– PaO2 é menor que 60mmHg,
– PaCO2 ultrapassa 45mmHg

49. Status of ABG
Arterial Blood Gas analysis:
single most important lab
test for evaluation of
respiratory failure.

50. Evaluation of Respiratory failure
The following parameters are important in evaluation of
respiratory failure:
1. PaO2
2. PaCO2
3. Alveolar-Arterial PO2 Gradient
P(A-a)O2 Gradient = PIO2 – PaCO2 / R
where PiO2 = partial pressure of inspired air,
R = 0.8
4. Hyperoxia Test

52. DIAGNÓSTICO

53. DIAGNÓSTICO
PaO2/FiO2 inferior a 300
Estimativa da PaO2 prevista para a idade,
pode ser:
PaO2 = [ 96,2 - (0,4 X idade em anos) ]
P(A-a)O2 média, prevista para a idade pode
ser estimada pela fórmula:
P(A-a)O2 = [(idade em anos/4) + 4]

54. Oxyhemoglobin dissociation curve
Two key points on curve:
1. PO2 100 mm Hg= SpO2 of 97%
2. PO2 40 mm Hg= SpO2 of 75%
(mixed venous blood)
Note the steep part of the curve in this area
Small changes in clinical status will
produce large swing in SpO2

55. DIAGNÓSTICO
É obrigatória a realização de radiografias de
tórax visando detectar a presença de
alterações pulmonares.
Exames adicionais, tais como fibro-
broncoscopias, eletrocardiograma,
ecocardiograma, tomografia de tórax e
culturas, poderão ser pedidos em função das
suspeitas e do rumo da investigação clínica.

58. TRATAMENTO
O tratamento da IR deve ser
individualizado, em função das
causas desencadeantes e dos
mecanismos fisiopatológicos
envolvidos

60. Oxigenoterapia
IR aguda
PaO2 for inferior a 60 mmHg ou a SaO2 inferior a 90%,
Oxigenioterapia sempre deverá ser introduzida,
particularmente, nos casos de IR tipo I.
Os objetivos clínicos, específicos da oxigenioterapia são:
1-corrigir a hipoxemia aguda, suspeita ou comprovada;
2-reduzir os sintomas associados à hipoxemia crônica;
3-reduzir a carga de trabalho que a hipoxemia impõe ao sistema
cardiopulmonar.

61. Oxigenoterapia
Vias de oferta do oxigênio:
Inalatório através de cateter nasal (qualquer idade)
Inalatório através de máscara (acima de 6 anos)
Inalatório através de tenda (qualquer idade)
Inalatório através de halo (Neonatos)
Ventilação não invasiva com BIPAP (acima de 6 anos)
Ventilação não invasiva com CPAP nasal (neonatos e
lactentes < 5 Kg)
Ventilação invasiva (qualquer idade)

62. How do you follow response to therapy??
Options include:
– PaO2/FiO2 ratio
– Oxygenation index (OI)
= Mean airway pressure (MAP) X FiO2 X 100%
PaO2
Both validated but OI better when ventilated with
positive pressure

63. Ventilação
Renovação do gás alveolar
Ação integrada entre o centro respiratório,
vias nervosas, caixa torácica (estrutura
osteomuscular) e os pulmões
VA = (VT – VD)f
– VA = ventilação alveolar.
– VT= volume corrente.
– VD= volume do espaço morto, anatômico.
– f=freqüência respiratória.

64. O tratamento da IR ventilatória
IR tipo II
Reverter causas obstrutivas
Ventilação mecânica
Oxigênio poderá melhorar significantemente a
PaO2 devido à ausência de shunt, mas não
promoverá a necessária lavagem do CO2.

65. Instalação de ventilação mecânica
PaO2 mantiver-se abaixo de 60 mmHg apesar do uso
de altas FiO2.
Um passo inicial, pode ser ventilação não invasiva
Pode levar a melhoras dramáticas da oxigenação
devido a efeitos fisiológicos variados, tais como a
expansão alveolar, o combate às micro-atelectasias e
o aumento da capacidade residual, funcional.
Está indicado apenas em pacientes sem
comprometimento importante do nível da consciência

69. Mechanical Ventilation
Biochemical Biophysical
Injury Injury
Distal Organs Affected
MSOF
Slutsky, Tremblay AJRCCM 1998;157:1721

71. Lung Injury Caused by Mechanical Ventilation in a 31-Year-Old Woman with the Acute
Respiratory Distress Syndrome Due to Amniotic-Fluid Embolism
Tobin, M. J. N Engl J Med 2001;344:1986-1996

73. In conclusion…
Think in terms of oxygenation and
ventilation
Think WHY (ie physiology) the patient is
hypoxic/hypercarbic…
Remember to follow patients closely as
they can deteriorate quickly

74. Ventilatory Management
of ARDS: What Have We Learned and What Questions are
Unanswered!
Bob Kacmarek
Massachusetts General Hospital,
Harvard Medical School, Boston, Massachusetts
Management of Persistent Hypoxemic
Pediatric ARDS:
Respiratory Failure in the ICU
Understanding It and Managing It
James D. Fortenberry, MD Erik Garpestad, M.D.
Medical Director, Pediatric and Adult ECMO Director, MICU
Medical Director, Critical Care Medicine Tufts Medical Center
Children’s Healthcare of Atlanta at Egleston

75. Respiratory Failure
in Children
Dr. Jeff Burzynski
Division of Pediatric Critical Care
U of Iowa