Ing. Enrique Mario Avila Perona

RESPIRADORES

Ing Enrique M. Avila Perona

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Definición

División de los órganos respiratorios.

vías respiratorias superiores

vías respiratorias inferiores

pulmones.

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Anatomía

- La faringe.

- La laringe.

-La tráquea.

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Mecanismo respiratorio

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Distintas partes

- La faringe.

- La laringe.

- La tráquea.

Los pulmones.

- El árbol bronquial.

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Mecánica de la respiración

Respiración espontánea.

Inspiración. Es un movimiento activo

El músculo respiratorio más importante

es el diafragma

Los músculos intercostales externos

Espiración. Es normalmente un

movimiento pasivo

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Curvas Típicas

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Curva Volumen tiempo

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Términos

VT = volumen corriente (periódico y de una respiración normal).

IRV = volumen de reserva inspiratorio (volumen que aún se es capaz de respirar por encima de VT).

VC = capacidad vital (volumen de una respiración máxima).

IC = capacidad inspiratoria (IRV + VT).

RV = volumen residual (volumen que permanece en los pulmones después de una respiración máxima).

FRC = capacidad residual funcional (ERV + RV)

ERV = volumen de reserva espiratorio (volumen máximo que puede espirarse a partir de FRC).

TLC = capacidad pulmonar total (volumen de una respiración máxima) VC + RV).

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Resistencia

Las vías respiratorias presentan cierta resistencia al flujo, que se expresa como la presión dividida por el flujo del gas. La resistencia se expresa en kPa/l/s.

La resistencia de las vías respiratorias depende de propiedades de las vías respiratorias tales como: Longitud.

Diámetro.

Estructura de las ramificaciones y superficie.

Tipo de flujo: a) Flujo laminar: las moléculas de gas circulan linealmente a lo largo de las vías respiratorias, con lo que la resistencia es baja.

b) Flujo turbulento: se producen torbellinos por las elevadas velocidades de flujo, estructura de las paredes irregular y ramificaciones (mayor resistencia que en el flujo laminar).

Resistenciapresión im

flujo del

pulsora (kPa)

gas (l / s) (6)

La presión disminuye en el sentido del flujo.

Se define R=(P1-P2)/flujo (suponiendo flujo laminar).

No es lineal, para flujos mayores, mayor es el cambio de presión.

Tomando P1=Pva y P2 =Palv, se define Rva del paciente Rva=(Pva-Palv)/flujo, Rva=Pres/flujo. Donde Rva tiene un componente del paciente y otro de la cánula de intubación

No vale calcular Rva para un flujo dado y luego usarlo con otros flujos.

Flujo

(l/m)

P2-P1

(cmH2O)

R

(cmH2O/l/s)

20 0.5 1.5

40 1.5 2.25

60 3 3

80 5 3.75

100 8 4.8

Resistencia vías aéreas Rva

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Compleancia

La compleancia (C) es una medida de la elasticidad de los pulmones y de la pared torácica. El valor de la misma expresa el cambio del volumen (V) producido por una unidad de variación de la presión (p). La compleancia se puede medir en ml/cm H2O o en ml/kPa.

Medición de la compleancia.

La compleancia puede medirse registrando el cambio de presión (p) producido al insuflar los pulmones con un volumen conocido de aire (V=VT) en un paciente sin actividad respiratoria espontánea.

Compleanciacambio de

volumen

cambio de presión (4)

Complacencia del sistema

respiratorio Csr

El sistema pulmonar presenta propiedades elásticas.

Al aumentar la presión dentro de los pulmones el volumen también aumenta, se define así la complacencia como el cambio de volumen obtenido para dicho diferencial de presión.

Se define la PEEP como la presión remanente en los pulmones al final de la expiración debida en este caso a la Rva.

La complacencia total es la complacencia pulmonar mas la de la caja toráxica.

Palv-PEEP = P elástica y V = Vol corriente. Asi Csr = Vc/Pel

Se debe medir cuando el flujo es 0 ya que en este caso Pva=Palv

Ventilación Mecánica

La Ventilación Mecánica o Artificial, es una técnica de apoyo a la respiración, cuyo objetivo es realizar el movimiento de gas hacia y desde los pulmones, para que en los alvéolos se lleve a cabo el intercambio gaseoso con la sangre.

La Ventilación Mecánica puede sustituir tanto total como parcialmente la función ventilatoria (dependiendo del modo ventilatorio utilizado).

El Ventilador Mecánico o Respirador realiza esa tarea, en pacientes que no pueden hacerlo normalmente debido enfermedades, traumatismos, drogas (anestesia), etc.

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Enfermedades

Enfermedades pulmonares

restrictivas.

Enfermedades pulmonares

obstructivas.

Objetivos del diseño de un

Ventilador Mecánico

Suplir el control de la ventilación.

Posibilitar el intercambio de gases.

Reducir el trabajo respiratorio.

Facilitar la recuperación muscular

(destete).

Permitir sedación, anestesia.

Tipos y generaciones de

ventiladores

De presión negativa extratoráxica, el pulmón de

acero:

De presión positiva (IPPV):

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Clasificación de acuerdo a la

Historia

1 Generación

2 Generación

3 Generación

Primera generación (60’s) Eran muy simples.

Enteramente neumáticos, dependían de una fuente de aire comprimido externa.

Ciclados solo por presión.

No poseían modos ventilatorios ni alarmas.

PR2 – Puritan Bennett

Segunda generación (70’s) Poseen electrónica discreta.

Tienen blenders o mezcladores externos (Aire, O2).

Poseen algún tipo de monitoreo y pocas alarmas.

Aparecen los modos ventilatorios (SIMV, CPAP, etc)

MA1 – Puritan Bennett Servo 900 – Siemens

Tercera generación (80’s hasta hoy) Son controlados por microprocesadores (permite agregado de

nuevos modos ventilatorios y updates de software).

Válvulas solenoidales y sensores de flujo y presión.

Pueden ser ciclados por tiempo, presión, volumen o flujo.

Mezcladores Aire, O2 internos.

Monitorización de múltiples parámetros y despliegue de curvas de flujo, presión, volumen, bucles, etc.

Potentes sistemas de alarmas y controles de seguridad con múltiples alarmas.

7200 – Puritan Bennett Servo 300 - Siemens Graph - Neumovent

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Tecnología Respiradores

Clasificación de acuerdo a su aplicación

Cuidados intensivos Neonatales

Anestesia

Transporte

Uso domicilario

De cuidados intensivos Pediátricos y

Adultos

Descripción

Primera generación Segunda generación Tercera generación

Son enteramente neumáticos Son controlados electrónicamente sin

microprocesador

Son controlados electrónicamente con

microprocesador

Son ciclados por presión Son ciclados por volumen Son ciclados por tiempo, presión y/o

volumen.

Su funcionamiento depende de

una fuente de aire comprimido

externa

Algunos poseen un compresor de

aire comprimido y/o mezcladores de

aire oxigeno autocontenidos

Algunos poseen un compresor de aire

comprimido y/o mezcladores de aire

oxigeno autocontenidos

No poseen alarmas Poseen algunas alarmas Poseen muchas alarmas

No poseen modos ventilatorios Poseen algún modo de seguridad Incorporan sistemas de seguridad muy

confiables.

Contienen muy escaso

monitoreo

Poseen algún tipo de monitoreo Incorporan un sistema muy importante

de monitoreo

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Ventilador, circuito y paciente

Esquema

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Diagrama en bloque de un

respirador

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Funciones

Proveer gases al paciente según determinadas condiciones de volumen, presión, flujo y tiempo

Acondiconar el gas que se entrega al paciente. Filtrado, Humedad y temperatura

Incorporar medicación que se incorpora vía inhalatoria

Monitorear la ventilación del paciente y su mecánica respiratoria

Proveer un sistema de seguridad para ventilar al paciente en caso de anomalías

Avisar al operador que se ha presentado una situación distinta a la programada

Elaborar la información que maneja y mostrarla de manera adecuada al operador o enviarla a sistemas periféricos conectadas al equipo.

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Componentes de un respirador

Sistema de control

Sistema de provisión de gases

Sistema de monitoreo Interno

Interfase operador máquina

Interfase paciente respirador

Sistemas de seguridad y alarmas

1. Sistema de control

Es el cerebro del equipo.

Interactúa con todos los demás sistemas: Recibe ordenes del operador y las transforma en acciones del

ventilador.

Toma y procesa información proveniente de los sensores.

Maneja las alarmas.

Decide el uso de ventilación de respaldo o emergencia.

Etc.

Fue cambiando a lo largo de las diversas generaciones: Primera: puramente neumático, muchas limitaciones.

Segunda: electrónica discreta.

Tercera: microprocesadores y sistemas digitales avanzados. Memorias con firmware que puede ser actualizado para mejorar performance y agregar nuevas funcionalidades y modos ventilatorios.

2. Suministro de energía

Eléctrica

Red eléctrica fuentes conmutadas.

Baterías Internas: para traslados o cortes de energía,

todos deberían tenerla, conmutación automática.

Externas: ambulancias, etc.

Neumática: ventiladores de emergencia o de traslado

3. Sistema de suministro de

gases

Entradas de alta presión (2 – 5 bar): Aire y O2

N2O (en carros de anestesia).

Central, balón o compresor interno.

Sistema de mezcla (Blender) Externo.

Interno.

Válvulas proporcionales (solenoides o motor de pasos), no hay blender.

Interfase paciente

Ing. Enrique Mario Avila Perona

6. Interfaz con el paciente

Funciones: Conducir el gas hacia y desde

el paciente, tubuladuras reusables o descartables, esterilización (autoclave, oxido de etileno, etc).

Acondicionar el gas inspirado, temp, humedad (humidificadores, narises).

Eliminar excesos de humedad (trampas de agua).

Suministro de medicaciones (nebulizador).

Uso de filtros bacterianos.

Etc.

5. Interfaz con el operador

Comunicación bidireccional entre

equipo y paciente:

Programación del equipo.

Despliegue de parámetros y curvas.

Mensajes y alarmas.

Despliegue de parámetros y curvas. Parámetros ventilatorios medidos: f, Ti, I:E, VC,

Pmax, PEEP, O2, etc.

Curvas: flujo, presión, volumen, bucles.

Mensajes y alarmas: Su función es avisar tanto auditiva como

visualmente alteraciones en los parámetros de ventilación, problemas de programación, malfuncionamiento, alteraciones del paciente, etc.

Fijas de fábrica: Suministro eléctrico.

Baja presión de aire y O2.

Falla válvula exhalatoria.

Etc.

Programables por el usuario: Alarmas de presión.

Alarmas de volumen.

Alarmas de apnea.

Alarma de oxígeno.

Etc.

Estructura interna

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Sistemas modernos con válvulas

inspiratorias de control de flujo.

De hilo caliente.

El hilo de platino se calienta a una temp. Cte. mediante un circuito electrónico, al pasar el flujo, el hilo se enfría entonces el circuito provee mas corriente, dicha corriente será proporcional al flujo de gas que esta pasando.

Debo tener un termistor que sense la temperatura del gas para compensar.

Ventajas: baja resistencia, escaso desgaste y mantenimiento nulo.

Desventajas: problemas para detectar flujo direccional, muy sensible a la humedad, sensible a fatiga, difícil limpieza.

Transductores de flujo:

Neumotacógrafo (o de pantalla) El gas atraviesa una malla que le ofrece una

determinada resistencia R, midiendo la diferencia de presión a ambos lados de la malla, se obtiene el flujo

Ventajas: buena respuesta en frecuencia, larga duración.

Desventajas: requieren mantenimiento periódico, uso de diferentes tipos según el tipo de paciente a tratar.

Por ultrasonido

El gas pasa por un orificio creando turbulencias (vortices)

que son sensadas por ultrasonido, el grado de turbulencia

es proporcional al flujo.

Ventajas: Precisos.

Desventajas: Alta resistencia

De turbina

El gas pasa a través de una turbina cuyo a velocidad de

giro es medida mediante un emisor y detector ópticos.

La velocidad de giro es proporcional al flujo.

Ventajas: robustos.

Desventajas: sistema mecánico con mucha inercia y muy

mala sensibilidad (20 a 30%), solo utilizado en

espirómetros.

Transductores de presión: Piezoresistivos.

Se utiliza una membrana con una resistencia adosada que varia su valor al estirarse ésta.

Temperatura: Termistores.

RTDs: Pt o nt.

O2: Celdas de oxígeno.

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Neumotacógrafo Fleish.

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Neumotacógrafo Hot- wire.

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Monitoreo de volumen y flujo

Aparatos para la medición de

volumen.

Aparatos sensores de flujo.

Programación del equipo: Selección del modo ventilatorio: VCV, PCV, SIMV,

CPAP, PSV, VMM, VTAseg, APRV, BiPAP, etc.

Selección de los parámetros: Principales: f, Ti, I:E, VC o VT, VM, Pmax, PEEP, FiO2,

triger, etc.

Límites de alarmas, por defecto según tipo de paciente, automático (%encima y %debajo), manual.

Opcionales: suspiros, pausas, etc.

Tipos de flujos:

Curvas

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Ing. Enrique Mario Avila Perona

MODOS DE VENTILACIONModo Control Trigger Ciclo Soporte Variable condicional Acción

CMV Presión, volumen,

flujo.

Máquina Máquina NA ___ ___

A/C Presión, volumen,

flujo

Máquina o paciente Máquina NA Tiempo o esfuerzo del paciente Disparo máquina a

paciente

AMV Presión, volumen,

flujo

Paciente Máquina NA ___ ___

IMV Presión, volumen,

flujo

Máquina Máquina No ___ ___

SIMV Presión, volumen,

flujo

Máquina o paciente Máquina No Disparo máquina a

paciente

CPAP ___ ___ ___ No ___ ___

PCV Presión Máquina Máquina NA ___ ___

PC-IMV Presión Máquina Máquina No

PC-SIMV Presión Máquina o paciente Máquina No Tiempo o esfuerzo del paciente Disparo máquina a

paciente

PCIRV Presión Máquina Máquina NA

APRV Presión Máquina Máquina No

PSV ___ ___ ___ Si

MMV Presión, volumen,

flujo

___ Máquina Si Minuto de ventilación y tiempo Espontánea a

mandatoria respiración

VAPS ___ ___ ___ Si Volumen corriente Control de presión a

volumen

BiPAP Presión Máquina Máquina No ___ ___

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Sistemas de alarmaA. Alarmas de entrada de energía.

1. Baja energía eléctrica.

2. Baja energía neumática.

B. Alarmas del circuito de control.1. Falla general del sistema (ventilador inoperante).

2. Preselecciones de los parámetros del ventilador incompatibles.

3. Relación de tiempo inspiratorio a respiratorio inversa.

C. Alarmas de salida.

1. Presión.a. Alto y bajo pico de presión en las vías respiratorias.

b. Alta y baja presión media en las vías respiratorias.

c. Alta y baja línea de base (PEEP o CPAP).

d. Falla de presión en las vías respiratorias para retornar a la línea de base dentro de un período específico.

2. Volumen (bajo volumen corriente).

3. Flujo (bajo volumen minuto).

4. Tiempo.a. Alta o baja frecuencia de ventilación.

b. Tiempo de inspiración largo o corto (largo = apnea).

c. Tiempo de espiración largo o corto (largo = apnea).

5. Gas inspirado.a. Alta o baja temperatura del gas inspirado.

b. Alto o bajo flujo FIO2

Parámetros y curvas

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Curvas

Panel de conexión

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Filtros

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Trampas

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Ex Siemens, Maquet

Ing. Enrique Mario Avila Perona

Viasys Vela

Ing. Enrique Mario Avila Perona