Anestesia y Ventilación

VENTILACIÓN MECÁNICA

INTRODUCCIÓN:

Un ventilador mecánico es simplemente una máquina utilizada para substituir, aumentar o suplantar la función natural de la respiración. La clasificación de los ventiladores debe ser estructurada con la finalidad de ofrecer una descripción de los modelos de ventiladores que deben ser aplicados universalmente a los ventiladores disponibles en la actualidad, así como también a los modelos de ventiladores del futuro. Un buen esquema de clasificación de ventiladores debe considerarse como un ventilador que funciona de modo general y ser de fácil comprensión. Los ventiladores mecánicos son generalmente clasificados conforme su relación, en las siguientes categorías principales:
✔ Generación de fuerza inspiratoria.
✔ Variables de control.
✔ Variables de fase.
Generación de Fuerza Inspiratoria:
Fuerza es definida como “masa x aceleración2”. En términos fisiológicos, la fuerza es medida en la forma de presión (presión = fuerza por unidad de área). Recuerda que en el primer capítulo, durante la inspiración, la contracción mecánica de los músculos inspiratorios hace que la caja torácica aumente de volumen. El aumento de volumen causa una gradiente de presión entre los pulmones y la atmósfera. Este diferencial de presión es suficiente para causar un influjo de aire hacia los pulmones. El trabajo que los músculos inspiratorios realizan representa la fuerza aplicada. Los ventiladores mecánicos deben proporcionar el esfuerzo respiratorio normalmente realizado por los músculos inspiratorios. Esto puede ser alcanzado de dos modos y ofrece la primera división en la clasificación de los ventiladores: a través de la creación de presión negativa extratorácica o a través de la condición de presión positiva intrapulmonar. Estos ventiladores son llamados ventiladores de presión negativa y ventiladores de presión positiva, respectivamente.

Ventiladores de Presión Positiva:

Los ventiladores de presión positiva cumplen la tarea de producir una fuerza inspiratoria a través de presión intrapulmonar positiva. O sea, el aire es empujado por el ventilador a través de un mecanismo de conducción, tal como un pistón o un fuelle, o presión de gas más elevada. Esto eleva la presión en las vías aéreas con relación a la presión atmosférica, con el consiguiente aumento en la presión ultrapulmonar, forzando de esta forma a que los pulmones se expandan.
Los ventiladores de presión positiva comenzaron a aparecer en la década del 50. Desde aquel tiempo hasta hoy, pasaron por muchas alteraciones, pero podemos diferenciarlos por el tipo de mecanismo controlador utilizado en su sistema de conducción. Esto puede ser observado en tres diferentes cambios generacionales.

Los ventiladores de presión positiva de primera generación se caracterizaban por sus mecanismos de conducción neumáticamente controlados. Además, estos equipamientos utilizaban “timers” y reguladores neumáticos para aplicar presión a los pulmones.
Al final de la década de los 60, los ventiladores empezaron a ser industrializados y fue incorporada tecnología electrónica análoga a sus elementos de control. Estos equipamientos corresponden a la segunda generación de ventiladores.
La tercera generación de ventiladores surgió en el mercado a principios de la década de los 80, con la llegada del microprocesador. Con la incorporación de la tecnología del microprocesador, los ventiladores pudieron ofrecer un control todavía mayor en sus sistemas de envío y mejoraron en mucho su seguridad; además, consumían menos energía.

Las Variables de Control:

desplazamiento y velocidad de desplazamiento. La fuerza, como ya fue discutido, es la medida en la forma de presión. El desplazamiento es medido como volumen y la velocidad de desplazamiento es medida como flujo. Presión, volumen y flujo se pueden interrelacionar por la ecuación simplificada, conocida como ecuación de movimiento para el sistema respiratorio.

Presión = Volumen ÷ Complacencia + (Resistencia) (Flujo)

En esta ecuación, la complacencia y la resistencia son consideradas como constantes, y su efecto combinado constituye la carga colocada en el ventilador. La presión, volumen y flujo varían con el tiempo y, por esto, son considerados variables. O sea que, partiendo de la ecuación del movimiento, un ventilador mecánico debe controlar una de las tres variables. Hablando en otra forma, un ventilador mecánico controla la presión en las vías aéreas, el volumen inspirado o el flujo inspiratorio. A los ventiladores, por lo tanto, se les llama controladores de presión, controladores de volumen o controladores de flujo. Es importante tener en cuenta que un único ventilador puede ser capaz de controlar más de una variable, pero no todas al mismo tiempo.

Ventiladores Controladores de Presión:

Estos aparatos controlan la presión de las vías aéreas. Tomando como base la ecuación de movimiento, si el ventilador es un controlador ideal de presión, el lado izquierdo de la ecuación será determinado por un ajuste prefijado del ventilador que no es afectado por la carga (o sea, complacencia y resistencia). Así mismo, volumen y flujo deben alterarse con la finalidad de alcanzar el nivel de presión determinado. Esto quedará más claro si observamos el siguiente gráfico:

respiratory

Examinando la fuerza de la onda, podremos ver la onda cuadrada de presión característica de los ventiladores controladores de presión, con el fin de alcanzar el nivel instantáneo y máximo de presión, siendo necesario un alto flujo. Conforme la presión es alcanzada y estabilizada, de esta forma, el flujo cae hasta llegar a cero y entonces la espiración tendrá inicio.

Notemos también como aumenta el volumen y, al mismo tiempo, la inclinación del gráfico se va poniendo más negativa en la medida que el flujo disminuye. Un ventilador controlador de presión garantiza un nivel de presión inspiratoria prefijada, pero el volumen y el flujo no son fijos y dependen de la complacencia y de la resistencia del paciente, o sea, de la carga.

Ventiladores Controladores de Volumen:

Como ya lo dice el nombre, el volumen es la variable controlada en estos aparatos. La característica de los ventiladores controladores de volumen es que el volumen permanece inalterado cuando la carga cambia. Además, como el volumen es la íntegra del flujo, el flujo se mantiene constante. Volviendo a la ecuación de movimiento, si el volumen es la variable controlada prefijada y el flujo permanece constante debido a su correlación con el volumen, la presión necesita ser la variable que se altera en la presencia de una carga alterada. La forma de onda del volumen mantiene una inclinación positiva constante y la misma cantidad de volumen es liberada para cada alteración de carga. Además, la misma cantidad de flujo es liberada para cada alteración en el flujo. La forma sinuosoidal de la onda de flujo es la característica de los sistemas guiados por pistones giratorios. Una onda cuadrada de flujo sería indicativa de un mecanismo de conducción por un pistón linear o fuelle.
Los últimos dos factores que definen estos aparatos como ventiladores controladores de volumen son: a) ellos incorporan un pistón (giratorio o lineal), o un fuelle, como su mecanismo de conducción; b) son capaces de medir directamente el volumen liberado como resultado del dislocamiento de su mecanismo de conducción.

Ventiladores Controladores de Flujo:

Como es el caso de los ventiladores controladores de volumen, los controladores de flujo mantienen flujo y volumen constantes ante una carga variable. La diferencia fundamental es que los controladores de flujo miden el volumen indirectamente, utilizando un transductor de flujo. El flujo es medido y el volumen es calculado en función del tiempo. Además, la mayoría de los controladores de flujo hoy en día utilizan una válvula solenoide proporcional, o una válvula electromagnética controlada por microprocesador como su sistema de liberación de gas. Una ventaja de usar una válvula de flujo proporcional microprocesadora es que con esto el ventilador es capaz de ofrecer una variedad de formatos de onda de flujo, o sea, cuadrada, de rampa ascendente, de rampa descendente y sinuosoidal, con la finalidad de satisfacer las necesidades clínicas del paciente.

Concluimos:

Un ventilador mecánico es una máquina utilizada para substituir o suplementar la función natural de la respiración. Los ventiladores mecánicos son clasificados en las siguientes categorías:
Generador de fuerza inspiratoria
Variables de control
Variables de fase
Fuerza como presión. En la ausencia de la fuerza proporcionada por los músculos inspiratorios, los ventiladores deben abastecer la fuerza necesaria para realizar la ventilación. Los ventiladores proporcionan fuerza inspiradora de dos modos: proporcionando presión negativa extratorácica, por ejemplo, el pulmón de acero y la coraza; y por presión positiva intrapulmonar, por ejemplo, los ventiladores de presión positiva. El pulmón de acero fue inventado en 1928 por Drinker y Shaw. En 1939, Drinker y Collins inventaron la coraza. La coraza fue proyectada para superar el problema de secuestro abdominal de la sangre, llamado choque de tanque.
Los ventiladores de presión positiva fueron inventados a principios de la década de 1950. Desde entonces hubo tres generaciones diferentes de ventiladores de presión positiva. La primera generación era totalmente controlada pneumáticamente. La segunda generación incorporó electrónicos análogos en sus modelos. La tercera generación incorporó el microprocesador en su modelo.
Los tres factores que afectan la mecánica de la respiración son: fuerza, desplazamiento y la velocidad de alteración del desplazamiento. La fuerza es medida como presión, el desplazamiento y la velocidad de cambio del deslplazamiento se mide como flujo. La comprensión la ecuación de movimiento del sistema respiratorio proporciona una visión interior dentro de las variables de control que clasifican los ventiladores de presión positiva. En la ecuación de movimiento, se asume que la complacencia y la resistencia son constantes porque son una función del estado clínico del paciente. Tanto la presión como el flujo y el volumen cambian durante el tiempo relativo del ciclo respiratorio; es por eso que son elementos controlables. La primera clasificación de ventiladores de presión positiva son los controladores de presión, los controladores de volumen y los controladores de flujo.
riable basal.
La próxima clasificación de ventiladores dentro del contexto de las variaciones de control son la clasificación en variaciones de fase. Las variaciones de fase son basadas en las cuatro fases diferentes del ciclo respiratorio, o sea, transición de la espiración hacia la inspiración, inspiración, transición de la inspiración hacia la espiración y espiración. En cada fase, una variación particular en la ecuación del movimiento es medida y utilizada para iniciar, sustentar y terminar la fase. En este sentido, presión, flujo, volumen y tiempo son todos variables de fase. La variable de fase utilizada en la transición de la espiración hacia la inspiración es llamada variable de disparo. La variable de la fase utilizada en la inspiración (o sea, para sustentar la inspiración) es llamada variable límite. La variable de fase de transición de la inspiración hacia la espiración es llamada variable de ciclo. La variable de fase utilizada en la espiración es llamada vasal.