Pulmonary function alteration in laparoscopic surgery with pneumoperitoneum and abdominal wall elevation
Alteração da função pulmonar em cirurgia laparoscópica com pneumoperitônio e elevação da parede abdominal
Luiz Fernando dos Reis Falcão ; Fabrício de Paula Leite Battisti ; Itamar Souza de Oliveira Júnior ; David Ferez
Abstract
It was with great interest that we read the article published by Hiroshi Ueda and Takuo Hoshi, which addressed lung function in laparoscopic surgery with abdominal wall elevation.1 In general, laparoscopic surgeries require a pneumoperitoneum (PnP), which involves carbon dioxide insufflation into the peritoneal cavity, resulting in a change of respiratory mechanics. This change is associated with pulmonary base compression due to cephalic displacement of the diaphragm causing decreased functional residual capacity. In a pilot study carried out by our group at the Federal University of São Paulo – Paulista Medical School, during PnP with intra-abdominal pressure (IAP) of 20 mmHg, we identified that the cephalic displacement of the diaphragm appears to be the main component for change in lung function. However, the elevation of the abdominal wall by increasing IAP could result in diaphragmatic rectification due to costophrenic angle opening and discretely contributing to the opening of the basal regions of the lungs, as described in the model by Ueda et al.1 However, as illustrated in Fig. 1, the diaphragm shape does not appear to change significantly during PnP. Thus, pneumoperitoneum may cause a significant increase in atelectasis,2 particularly in dependent regions.3 Cyclic recruitment of atelectasis areas may increase mechanical stress in the lung parenchyma,4 which, together with other areas of preoperative or intraoperative dysfunction, may produce significant perioperative pulmonary dysfunction as a potential cause of postoperative pulmonary complications (PPC).
Figure 1 Female patient undergoing videolaparoscopy with pneumoperitoneum (PnP) pressure of 20 mmHg. Before PnP (first column), lung height was 15.9 cm, showing a reduction of 21.4% (3.4 cm) after PnP insufflation (second column). The laterolateral diameter had a slight increase of 4.5% (23.1–24.1 cm). The right costophrenic angle had an increase of 13.5% (ranging from 38.9º to 44.1º), corroborating for greater rectification of the diaphragm, but the cardiophrenic angle reduced its angulation by 10.1% (62.2º for 55.9º). Thus, it is possible to notice a significant reduction in lung height with insufficient diaphragmatic conformation change.
Despite the interesting outcome found by Ueda et al.1 regarding the increased functional residual capacity (FRC) due to abdominal wall elevation and probable change in diaphragm conformation, important points are worth noting, such as the lack of information on the use of PEEP and recruitment maneuver, which would directly affect FRC. Moreover, although there are conflicting results in the literature regarding lung compliance improvement5 or maintenance6 during abdominal wall elevation, we don’t know whether the FRC improvement was sufficient to optimize pulmonary compliance. In addition, we still lack information if the FRC improvement during abdominal wall elevation is maintained postoperatively. If so, this may be a potential strategy for high-risk patients to develop PPC.
Finally, the lung characteristic heterogeneity leads us to think about the importance of lung function regional analysis using computed tomography or electrical impedance tomography. The analysis performed with Engström Carestation (GE Health Care, UK Ltd., Buckinghamshire, England) allows global measurement of lung function. The method used for abdominal wall elevation was lifting the right costal arch and umbilical region, which could mean a better improvement of the right lung FRC, maintaining the left lung potential atelectasis. Thus, the actual change in regional pulmonary function during laparoscopic surgery with abdominal wall elevation remains unknown.
Resumo
Com muito interesse lemos o artigo de Hiroshi Ueda e Takuo Hoshi que trata da função pulmonar em cirurgia laparoscópica com o uso da elevação da parede abdominal.1 No geral, as cirurgias videolaparoscópicas necessitam da produção do pneumoperitônio (PnP) alcançado a partir da insuflação de gás carbônico no interior da cavidade peritoneal, resultando na mudança da mecânica respiratória. Essa alteração está associada com a compressão das bases pulmonares devido ao deslocamento cefálico do diafragma que ocasiona redução da capacidade residual funcional. Em estudo piloto feito por nosso grupo na Universidade Federal de São Paulo-Escola Paulista de Medicina, durante o PnP com pressão intra-abdominal (PIA) de 20 mmHg, identificamos que o deslocamento cefálico do diafragma parece ser o principal componente para alteração da função pulmonar. Entretanto, a elevação da parede abdominal pelo aumento da PIA poderia resultar em retificação do diafragma devido à abertura do seio costofrênico e contribuir de forma discreta para a abertura das regiões basais dos pulmões, conforme descrito no modelo de Ueda et al.1 Entretanto, conforme ilustrado na figura 1, o formato do diafragma parece não se alterar de forma significativa durante o PnP. Dessa forma, o pneumoperitônio pode causar importante aumento da atelectasia,2 particularmente em regiões dependentes.3 O recrutamento cíclico das áreas atelectasiadas pode aumentar o estresse mecânico no parênquima pulmonar,4 o qual, juntamente com outras áreas de disfunção pré ou intraoperatória, poderá produzir significativa disfunção pulmonar perioperatória e ser causa potencial das complicações pulmonares pós-operatórias (CPP).
Figura 1 Paciente submetida à videolaparoscopia com pneumoperitônio (PnP) com pressão de 20 mmHg. Antes do PnP (primeira coluna) a altura pulmonar era de 15,9 cm, o que demonstra redução de 21,4% (3,4 cm) após insuflação do PnP (segunda coluna). O diâmetro latero-lateral teve um discreto aumento de 4,5% (23,1 para 24,1 cm). O seio costofrênico direito apresentou um aumento de 13,5% (variação de 38,9º para 44,1º), corroborando para a maior retificação do diafragma. Entretanto, o seio cardiofrênico reduziu sua angulação em 10,1% (62,2º para 55,9º). Dessa forma, é possível notar uma redução significativa da altura pulmonar com insuficiente alteração da conformação diafragmática.
Apesar do interessante resultado de Ueda et al.1 no aumento da capacidade residual funcional (CRF) em virtude da elevação da parede abdominal e provável alteração da conformação do diafragma, importantes pontos merecem destaque, tais como a ausência de informação sobre uso de PEEP e manobra de recrutamento, o que afetaria diretamente a CRF. Ainda, embora resultados conflitantes na literatura sobre a melhora5 ou manutenção6 da complacência pulmonar durante a elevação da parede abdominal, não sabemos se a melhora da CRF foi suficiente para otimizar a complacência pulmonar. Adicionalmente, ainda carecemos de informação se a melhora da CRF durante a elevação da parede abdominal é mantida no pós-operatório. Caso afirmativo, essa pode ser uma estratégia potencial para os pacientes de alto risco de desenvolverem CPP.
Por fim, a característica heterogênea do pulmão nos leva a pensar na importância da análise regional da função pulmonar com uso da tomografia computadorizada ou tomografia de impedância elétrica. A análise feita com Engström Carestation (GE Health Care UK Ltd., Buckinghamshire, Inglaterra) permite medida global da função pulmonar. O método de elevação da parede abdominal usado foi a suspenção do arco costal direito e da região umbilical, podendo significar uma melhora mais acentuada da CRF do pulmão direito, mantendo a potencial atelectasia do pulmão esquerdo. Assim, ainda permanece desconhecida a real alteração regional da função pulmonar durante a cirurgia laparoscópica com elevação da parede abdominal.
References
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