Physiological effect of high flow oxygen therapy measured by electrical impedance tomography in single-lung transplantation.

In patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD), single lung transplantation (SLT) is sometimes performed as an alternative to bilateral lung transplantation due to limited organ availability. However, the postoperative management of SLT presents challenges, including complications related to the distinct compliance of each lung. This case report presents the case of a 65-year-old male patient who underwent SLT and was in the weaning period from mechanical ventilation. High-flow oxygen therapy (HFOT) was administered, and the physiological effects were measured using electrical impedance tomography (EIT). The results demonstrated that the application of HFOT increased air trapping and overdistention in the native lung without benefiting the transplanted lung. HFOT through a tracheostomy tube or nasal cannula resulted in a more heterogeneous distribution of ventilation, with increased end expiratory lung impedance, prolonged expiratory time constants, and an increase in silent spaces. The drop in tidal impedance after applying HFOT did not indicate hypoventilation but rather overdistention and air trapping in the native lung, while the transplanted lung showed evidence of hypoventilation. These findings suggest that HFOT may not be beneficial for SLT patients and could potentially worsen outcomes. However, due to the limited scope of this case report, further prospective studies with larger patient cohorts are needed to confirm these results.

En pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), el trasplante pulmonar unilateral (SLT, por sus siglas en inglés) se realiza como alternativa a la disponibilidad limitada de donantes para el trasplante pulmonar bilateral. Sin embargo, el manejo postoperatorio del SLT presenta desafíos, incluyendo complicaciones relacionadas con la distinta complacencia de cada pulmón. Este reporte presenta el caso de un paciente varón de 65 años que fue sometido a un SLT y se encontraba en el proceso de destete de la ventilación mecánica. Se administró terapia de oxígeno de alto flujo (HFOT, por sus siglas en inglés) y se midieron los efectos fisiológicos utilizando la tomografía de impedancia eléctrica (EIT, por sus siglas en inglés). Los resultados demostraron que la aplicación de HFOT aumentó la retención de aire y la hiperinflación en el pulmón nativo sin beneficiar al pulmón trasplantado. Tanto la HFOT a través de un tubo de traqueostomía como a través de cánula nasal resultaron en una distribución más heterogénea de la ventilación, con un aumento en la impedancia pulmonar al final de la espiración, prolongación de las constantes de tiempo espiratorias y un aumento en los espacios silentes. La disminución de la impedancia tidal después de aplicar HFOT no indicó hipoventilación, sino más bien hiperinsuflación y retención de gas en el pulmón nativo, mientras que el pulmón trasplantado mostró evidencia de hipoventilación. Estos hallazgos sugieren que el HFOT puede no ser beneficioso para los pacientes con SLT y podría empeorar los resultados. Sin embargo, debido al alcance limitado de este informe de caso, se necesitan estudios prospectivos con cohortes de pacientes más amplias para confirmar estos resultados.

Pulmonary strain and end-expiratory lung volume during apnea test: a comparative analysis using electrical impedance tomography.

The apnea test, employed for brain death assessment, aims to demonstrate the absence of respiratory drive due to hypercapnia. The tracheal oxygen insufflation apnea test mode (I-AT) involves disconnecting the patient from invasive mechanical ventilation (iMV) for approximately 8 minutes while maintaining oxygenation. This test supports the diagnosis of brain death based on a specified increase in PaCO2. Common complications include hypoxemia and hemodynamic instability, and lung collapse-induced reduction in end-expiratory lung volume (EELV). In our case series utilizing electrical impedance tomography (EIT), we observed that continuous positive airway pressure during the apnea test (CPAP-AT) effectively mitigated lung collapse. This resulted in improved pulmonary strain compared to the disconnection of iMV. These findings suggest the potential benefits of routine CPAP-AT, particularly for potential lung donors, emphasizing the relevance of our study in providing quantitative insights into EELV loss and its association with pulmonary strain and potential lung injury.

La prueba de apnea es una técnica diagnóstica ampliamente utilizada para la evaluación de la muerte cerebral, con el objetivo de demostrar la ausencia de impulso respiratorio debido a la hipercapnia. La variante de la prueba de apnea con insuflación de oxígeno traqueal (I-AT) implica desconectar al paciente de la ventilación mecánica invasiva (iVM) durante aproximadamente 8 minutos, manteniendo la oxigenación mediante un catéter de insuflación. Esta prueba respalda el diagnóstico de muerte cerebral cuando se determina un aumento de la PaCO 2 superior a 20 mmHg en comparación con el valor inicial o un nivel de PaCO 2 superior a 60 mmHg al final de la prueba. En nuestra serie de casos, la implementación de la tomografía de impedancia eléctrica (EIT) reveló que la prueba de apnea con presión positiva continua (CPAPAT) mitiga eficazmente el colapso pulmonar. Este enfoque resulta en una mejora en la tensión pulmonar en comparación con la desconexión de iMV, demostrando su relevancia en el contexto de potenciales donantes de pulmones.

Effect of PEEP on inspiratory resistance components in patients with acute respiratory distress syndrome ventilated at low tidal volume. / Efecto de la PEEP sobre el componente resistivo inspiratorio en pacientes con sindrome de distrés respiratorio agudo ventilados a bajo volumen corriente.

OBJECTIVE: To describe the behavior of inspiratory resistance components when positive end-expiratory pressure (PEEP) increases in patients with acute respiratory distress syndrome under a protective ventilation strategy. METHODS: In volume-controlled mode, at 6mL/kg and constant flow, end-inspiratory occlusions were performed at 0, 5 10, 15 and 20cmH2O PEEP. Peak, initial and plateau pressure values were assessed, calculating the maximum, minimum and differential resistances. The results were compared by repeated measures analysis of variance (ANOVA) with post hoc Bonferroni correction, considering p < 0.05 significant. RESULTS: The highest maximum resistance was observed at the lowest PEEP levels. The values for 10 and 15cmH2O PEEP significantly differed from those for 5 and 0cmH2O PEEP, whereas that for 20cmH2O PEEP only significantly differed from that for 0cmH2O PEEP (p < 0.05). The minimum resistance behaved similarly to the maximum resistance; the values for PEEP levels from 10cmH2O to 20cmH2O significantly differed from those for 0 and 5cmH2O PEEP (p < 0.05). Differential resistance showed the opposite variation to the maximum and minimum resistances. The only PEEP level that showed significant differences from 0 and 5cmH2O PEEP was 20cmH2O PEEP. Significant differences were also found between 15 and 5cmH2O PEEP (p < 0.05). CONCLUSIONS: During protective ventilation in patients with acute respiratory distress syndrome, the maximum resistance of the respiratory system decreases with PEEP, reflecting the minimum resistance response, whereas differential resistance increases with PEEP.

OBJETIVO: Describir el comportamiento del componente resistivo ante el incremento de la presión positiva espiratoria final (PEEP) en pacientes con síndrome de distrés respiratorio agudo ventilados con una estrategia de ventilación protectora. MÉTODOS: En modo controlada por volumen, a 6mL/Kg y flujo constante se realizaron oclusiones teleinspiratorias a PEEP 0, 5 10, 15 y 20cmH2O. Se obtuvieron valores de presión pico, inicial, plateau y se calculó resistencias máxima, mínima y diferencial. Las comparaciones se realizaron mediante test de ANOVA para muestras relacionadas con corrección post hoc de Bonferroni. Se consideró significativo una p < 0,05. RESULTADOS: La resistencia máxima más elevada se observó en los niveles de PEEP más bajos. Los valores de PEEP 10 y 15cmH2O tuvieron diferencias significativas con PEEP 5 y 0cmH2O, mientras que PEEP 20cmH2O únicamente con PEEP 0cmH2O (p < 0,05). La resistencia mínima tuvo la misma conducta que la resistencia máxima. A partir de PEEP 10cmH2O todos tuvieron diferencias significativas con PEEP 0 y 5cmH2O (p < 0,05). La resistencia diferencial se expresó de manera opuesta a la resistencia máxima y mínima. El único nivel de PEEP que experimentó diferencias significativas con PEEP 0 y 5cmH2O fue PEEP 20cmH2O. También hubo diferencias entre PEEP 15 y PEEP 5cmH2O (p < 0,05). CONCLUSIONES: Durante ventilación protectora en pacientes com síndrome de distrés respiratorio agudo, la resistencia máxima del sistema respiratorio tiene un comportamiento decreciente con la PEEP y refleja la respuesta que tiene la resistencia mínima. Mientras que la resistencia diferencial mantiene su conducta creciente con los valores de PEEP.

Physiological effect of high flow oxygen therapy measured by electrical impedance tomography in single-lung transplantation / Efectos fisiológicos del alto flujo de oxígeno medido por tomografía de impedancia eléctrica en trasplante unipulmonar

Abstract In patients with chronic obstructive pulmonary dis ease (COPD), single lung transplantation (SLT) is some times performed as an alternative to bilateral lung trans plantation due to limited organ availability. However, the postoperative management of SLT presents challenges, including complications related to the distinct compli ance of each lung. This case report presents the case of a 65-year-old male patient who underwent SLT and was in the weaning period from mechanical ventilation. High-flow oxygen therapy (HFOT) was administered, and the physiological effects were measured using electrical impedance tomography (EIT). The results demonstrated that the application of HFOT increased air trapping and overdistention in the native lung without benefiting the transplanted lung. HFOT through a tracheostomy tube or nasal cannula resulted in a more heterogeneous distri bution of ventilation, with increased end expiratory lung impedance, prolonged expiratory time constants, and an increase in silent spaces. The drop in tidal impedance after applying HFOT did not indicate hypoventilation but rather overdistention and air trapping in the native lung, while the transplanted lung showed evidence of hypoventilation. These findings suggest that HFOT may not be beneficial for SLT patients and could potentially worsen outcomes. However, due to the limited scope of this case report, further prospective studies with larger patient cohorts are needed to confirm these results.

Resumen En pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), el trasplante pulmonar unilateral (SLT, por sus siglas en inglés) se realiza como alternativa a la disponibilidad limitada de donantes para el trasplante pulmonar bilateral. Sin embargo, el manejo postoperato rio del SLT presenta desafíos, incluyendo complicaciones relacionadas con la distinta complacencia de cada pul món. Este reporte presenta el caso de un paciente varón de 65 años que fue sometido a un SLT y se encontraba en el proceso de destete de la ventilación mecánica. Se administró terapia de oxígeno de alto flujo (HFOT, por sus siglas en inglés) y se midieron los efectos fisiológicos utilizando la tomografía de impedancia eléctrica (EIT, por sus siglas en inglés). Los resultados demostraron que la aplicación de HFOT aumentó la retención de aire y la hiperinflación en el pulmón nativo sin beneficiar al pulmón trasplantado. Tanto la HFOT a través de un tubo de traqueostomía como a través de cánula nasal resultaron en una distribución más heterogénea de la ventilación, con un aumento en la impedancia pulmonar al final de la espiración, prolongación de las constantes de tiempo espiratorias y un aumento en los espacios silentes. La disminución de la impedancia tidal después de aplicar HFOT no indicó hipoventilación, sino más bien hiperinsuflación y retención de gas en el pulmón nativo, mientras que el pulmón trasplantado mostró evidencia de hipoventilación. Estos hallazgos sugieren que el HFOT puede no ser beneficioso para los pacientes con SLT y podría empeorar los resultados. Sin embargo, debido al alcance limitado de este informe de caso, se necesitan estudios prospectivos con cohortes de pacientes más amplias para confirmar estos resultados.

Efecto de la PEEP sobre el componente resistivo inspiratorio en pacientes con sindrome de distrés respiratorio agudo ventilados a bajo volumen corriente / Effect of PEEP on inspiratory resistance components in patients with acute respiratory distress syndrome ventilated at low tidal volume

RESUMEN Objetivo: Describir el comportamiento del componente resistivo ante el incremento de la presión positiva espiratoria final (PEEP) en pacientes con síndrome de distrés respiratorio agudo ventilados con una estrategia de ventilación protectora. Métodos: En modo controlada por volumen, a 6mL/Kg y flujo constante se realizaron oclusiones teleinspiratorias a PEEP 0, 5 10, 15 y 20cmH2O. Se obtuvieron valores de presión pico, inicial, plateau y se calculó resistencias máxima, mínima y diferencial. Las comparaciones se realizaron mediante test de ANOVA para muestras relacionadas con corrección post hoc de Bonferroni. Se consideró significativo una p < 0,05. Resultados: La resistencia máxima más elevada se observó en los niveles de PEEP más bajos. Los valores de PEEP 10 y 15cmH2O tuvieron diferencias significativas con PEEP 5 y 0cmH2O, mientras que PEEP 20cmH2O únicamente con PEEP 0cmH2O (p < 0,05). La resistencia mínima tuvo la misma conducta que la resistencia máxima. A partir de PEEP 10cmH2O todos tuvieron diferencias significativas con PEEP 0 y 5cmH2O (p < 0,05). La resistencia diferencial se expresó de manera opuesta a la resistencia máxima y mínima. El único nivel de PEEP que experimentó diferencias significativas con PEEP 0 y 5cmH2O fue PEEP 20cmH2O. También hubo diferencias entre PEEP 15 y PEEP 5cmH2O (p < 0,05). Conclusiones: Durante ventilación protectora en pacientes com síndrome de distrés respiratorio agudo, la resistencia máxima del sistema respiratorio tiene un comportamiento decreciente con la PEEP y refleja la respuesta que tiene la resistencia mínima. Mientras que la resistencia diferencial mantiene su conducta creciente con los valores de PEEP.

ABSTRACT Objective: To describe the behavior of inspiratory resistance components when positive end-expiratory pressure (PEEP) increases in patients with acute respiratory distress syndrome under a protective ventilation strategy. Methods: In volume-controlled mode, at 6mL/kg and constant flow, end-inspiratory occlusions were performed at 0, 5 10, 15 and 20cmH2O PEEP. Peak, initial and plateau pressure values were assessed, calculating the maximum, minimum and differential resistances. The results were compared by repeated measures analysis of variance (ANOVA) with post hoc Bonferroni correction, considering p < 0.05 significant. Results: The highest maximum resistance was observed at the lowest PEEP levels. The values for 10 and 15cmH2O PEEP significantly differed from those for 5 and 0cmH2O PEEP, whereas that for 20cmH2O PEEP only significantly differed from that for 0cmH2O PEEP (p < 0.05). The minimum resistance behaved similarly to the maximum resistance; the values for PEEP levels from 10cmH2O to 20cmH2O significantly differed from those for 0 and 5cmH2O PEEP (p < 0.05). Differential resistance showed the opposite variation to the maximum and minimum resistances. The only PEEP level that showed significant differences from 0 and 5cmH2O PEEP was 20cmH2O PEEP. Significant differences were also found between 15 and 5cmH2O PEEP (p < 0.05). Conclusions: During protective ventilation in patients with acute respiratory distress syndrome, the maximum resistance of the respiratory system decreases with PEEP, reflecting the minimum resistance response, whereas differential resistance increases with PEEP.