I primi studi sullo scambio di gas durante la respirazione del liquido iniziarono con l’obiettivo primario di sviluppare un mezzo per la fuga di emergenza sottomarina respirando soluzione salina come mezzo respirato con pressione parziale minima di azoto. L’aria respirabile a pressioni iperbariche esporrebbe il subacqueo a pressioni parziali di azoto molto elevate e a un rischio significativo di malattia da decompressione. I primi lavori con la ventilazione liquida (1) hanno mostrato che l’ipercapnia era la limitazione più significativa della respirazione liquida con soluzione salina a causa della sua bassa solubilità di anidride carbonica.

Nei primi anni 1990, diversi gruppi hanno portato la respirazione liquida nel regno clinico del trattamento delle malattie polmonari utilizzando perfluorocarburi (PFC) con una maggiore solubilità di CO2 per fornire una nuova strategia per il trattamento della sindrome da distress respiratorio (RDS). I limiti di spazio impediscono una discussione dettagliata di tutti i riferimenti importanti. Lo studio di Kandler e colleghi (2) in questo numero dell’American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine (pp. 31-35) porta la tecnologia PFC al suo massimo livello di sofisticazione. Una breve discussione sui metodi per la somministrazione di PFC aiuta a illustrare l’importanza di un approccio di erogazione di aerosol.

Un passo positivo significativo è stato l’uso dello scambio di gas associato al PFC (3), ora definito ventilazione parziale liquida (PLV). Un volume di PFC equivalente alla normale capacità residua funzionale (30 ml/kg) viene instillato nella trachea con una ventilazione del gas regolata dal volume sovrapposto (frazione di ossigeno ispirato = 1,0). In presenza di lesioni polmonari, lo scambio di gas è migliorato durante il PLV (4-7) a causa degli effetti combinati della ridotta tensione superficiale e del miglioramento della consegna di O2 alle aree edematose del polmone. Questi studi hanno valutato l’efficienza dello scambio di gas utilizzando misure di efficienza di scambio di O2 e CO2, come PaO2 , PaCO2 e AaPo 2. Utilizzando la tecnica di eliminazione del gas inerte multiplo nel polmone normale, le limitazioni dello scambio di gas sono dovute all’aumento dello shunt e all’aumento dell’aAPco 2 derivanti dalla bassa solubilità della CO2 in PFC (8). Con i grandi volumi di PFC in PLV, lo scambio di CO2 si deteriora a causa della limitazione della diffusione attraverso lo strato di fluido PFC (9).

Una complicazione del PLV deriva dall’alta densità di PFC, che è distribuita prevalentemente alle regioni dipendenti del polmone (10). Sebbene il gas sia distribuito a tutte le regioni polmonari, è stata riscontrata una maggiore ventilazione nelle regioni non dipendenti. Quindi il PLV può funzionare attraverso una ridistribuzione combinata del flusso sanguigno e della ventilazione verso le regioni non dipendenti che servono a migliorare la corrispondenza del volume alveolare / gittata cardiaca (VA/Q) nelle regioni non dipendenti del polmone.

L’uso creativo di piccole quantità di PFC può presentare conseguenze terapeutiche simili o superiori. L’uso di PFC vaporizzato (singole molecole in fase gassosa) è stato descritto da Bleyl e colleghi (11). Questi ricercatori hanno introdotto il perfluoroesano (scelto per la sua pressione di vapore ottimale, 177 mm Hg) attraverso due vaporizzatori in serie alle pecore ferite da acido oleico. Hanno mostrato un miglioramento dell’ossigenazione durante l’intervallo di trattamento. Questo miglioramento è stato sostenuto oltre la fase di trattamento. I livelli di picco arterioso di Po 2 sono stati raggiunti 2 h dopo la fine del periodo di trattamento senza PFC residuo. L’importante osservazione è stata che la PFC vaporizzata ha avuto un effetto significativo nel migliorare lo stato animale senza richiedere un grande volume di PFC liquido da introdurre nei polmoni. Questi risultati hanno dimostrato che le proprietà di riduzione della tensione superficiale del PFC potrebbero essere fornite introducendo il PFC nella forma del vapore.

Il passo innovativo più recente di Kandler e colleghi in questo numero della rivista è il nuovo uso di aerosol (piccole goccioline di PFC in fase gassosa) per aumentare il contenuto di PFC nel gas ispirato (2). Questo approccio consente di erogare un volume maggiore di PFC alla superficie polmonare rispetto alla vaporizzazione, introducendo un volume minore di PFC rispetto alla ventilazione liquida totale o parziale. Uno dei principali vantaggi degli aerosol è che il PFC viene consegnato alla superficie alveolare in modo relativamente uniforme senza la distribuzione dipendente dalla densità del PFC alle regioni dipendenti dei polmoni. Questo studio ha valutato l’effetto della PFC aerosolizzata (FC77) con un modello polmonare di suinetti impoverito di tensioattivo. Gli autori hanno confrontato aerosol-PFC con altre tre modalità di ventilazione: PLV a capacità residua funzionale (FRC), PLV a basso volume polmonare e ventilazione obbligatoria intermittente, e hanno dimostrato che aerosol–PFC ha fornito il miglior scambio di gas e una migliore conformità dinamica. Il massimo PaO2 è stato trovato nel gruppo aerosol-PFC fino a 6 h dopo il completamento del trattamento. Il miglioramento dello scambio di gas è stato efficace quanto il PLV e si è protratto per un tempo più lungo. Non sono stati osservati effetti avversi con PFC aerosolizzato.

Un vantaggio significativo sia dei metodi vaporizzati che aerosolizzati rispetto al PLV è la distribuzione più uniforme della riduzione della tensione superficiale indipendente dalla distribuzione dipendente dalla densità del PFC durante il PLV. Tuttavia, il metodo Kandler (2) presenta vantaggi significativi che lo distinguono anche dalla vaporizzazione come un miglioramento nel modo di somministrazione di PFC. Innanzitutto, il metodo di somministrazione di aerosol non comporta lo stesso potenziale di lesione polmonare. In secondo luogo, vi è un notevole vantaggio per l’accettabilità e la facilità d’uso per il trattamento dei polmoni feriti nell’ambiente di assistenza critica. Sarà necessaria una formazione minima per consentire al personale di amministrare in modo sicuro e competente il PFC aerosolizzato. Inoltre, l’attrezzatura rimarrà semplice da usare e poco costosa, e questo aumenta l’accessibilità della tecnica. In terzo luogo, la semplicità delle attrezzature e la facilità d’uso rendono questa terapia più portatile, potenzialmente espandendo il suo uso al di fuori dell’unità di terapia intensiva. In quarto luogo, a differenza della vaporizzazione, questo metodo non è limitato dalla pressione di vapore del PFC utilizzato. Pertanto, più tipi di PFC potrebbero essere adatti, forse specifici per particolari lesioni polmonari. Sono necessarie ulteriori ricerche per valutare questa promettente modalità di trattamento e ottimizzarne l’efficienza. Kandler e colleghi potrebbero aver semplificato la somministrazione di PFC al punto che vedremo un rinnovato interesse nell’utilizzo di queste sostanze chimiche per trattare i polmoni gravemente feriti.