Ventilación mecánica

La ventilación mecánica es un procedimiento de sustitución temporal de la función ventilatoria normal. El mismo es llevado a cabo por ventiladores mecánicos que proporcionan cíclicamente presión en la vía aérea suficiente para sobrepasar las resistencias al flujo aéreo y vencer las propiedades elásticas, tanto del pulmón como de la caja torácica.

En esta sección de campuskinesico.com encontrarás lo básico que debes saber.

¿Qué es un ventilador mecánico?

Un ventilador mecánico es una máquina que administra una energía capaz de aumentar o sustituir la función natural de ventilar, es decir, generar el trabajo respiratorio que realizan los músculos del paciente.

Si bien coloquialmente a estos ventiladores se los llama también “respiradores“, debemos tener presente que respirar es el proceso de intercambio gaseoso que se da a nivel alveolar en los pulmones, entre el aire y la sangre de los capilares pulmonares.

Por otro lado, ventilar es movilizar gas dentro y fuera de los pulmones. Por lo tanto, el termino apropiado para estos equipos es el de ventilador.

En cuanto a la historia de la ventilación mecánica podemos decir que el antecedente más remoto se encuentra documentado en la experiencia de Andrea Vesalio publicado en 1543 en su De Humanis Corporis Fabrica.  En su obra, Vesalio describe como conecta la tráquea de un perro a un sistema de fuelles  logrando ventilarlo y mantenerlo con vida.

Después, a principios de 1930, vendría el desarrollo en los Estados Unidos del iron lung o pulmón de acero desarrollado por Philip Drinker y por J.H Emerson poco después.

En 1952 se produce un punto de inflexión en la ventilación mecánica cuando, durante la epidemia de poliomielitis, las técnicas de IPPV (ventilación a presión positiva intermitente) adquieren preponderancia.

Historia de la ventilación mecánica

A los ventiladores mecánicos lo podríamos agrupan en generaciones según los avances científicos y tecnológicos que se fueron sucediendo desde los comienzos.

En los últimos 70 años los ventiladores evolucionaron de manera significativa y actualmente se reconocen tres generaciones tecnológicas que se resumen a continuación.

Primera generación

Entre fines de la década de 1950 y principios de los años 60 surgieron los primeros ventiladores comerciales. Éstos eran equipo muy sencillos, neumáticos, que ciclaban por presión.

Básicamente movilizaban un flujo de aire hacia el paciente, de manera intermitente, por lo cual se llamo IPPV, que son la siglas en inglés para ventilación a presión positiva intermitente.

Algunos ejemplos de esa generación son el Bird Mark 7 y el Puritan Bennett PR2.

Segunda generación

Durante la década de 1960 los grandes cambios vinieron de la mano de la electrónica, que permitió agregar más funciones, como el ciclado por volumen y más modalidad ventilatorias como IMV, SIMV, CPAP, entre otras.

Se incorporaron los elementos que brindan mayor seguridad y coordinación entre los diversos componentes de la máquina.

También se incorporaron algunas alarmas, un modo de apnea y elementos de monitoreo, que si bien eran muy elementales, brindaban herramientas que permitieron ventilar con mayor certidumbre y aprender más acerca de suministro de la ventilación.

Iconos de esta generación son el Engström, el Puritan Bennett MA-1, el Siemens Servo 900 E.

Tercera generación

A principios de los años 1980 aparece el microprocesador y se produce una gran transformación tecnológica, dando lugar a los ventiladores microprocesados.

El control microprocesado permitió la aparición de elementos como sensores de flujo, transductores depresión, reguladores, válvulas, etc.

De esta manera se ha llegado a los ventiladores de hoy día con una gran variedad de funciones y modos ventilatorios (ciclos por presión, volumen, flujo o tiempo).

Un notable avance fue el relacionado con el monitorio ventilatorio.

Ya no sólo es posible obtener información numérica de los valores medidos durante la ventilación, sino que se incorporaron pantallas en la que es posible visualizar curvas en tiempo real de los parámetros en función del tiempo, o de parámetros ventilatorios combinados entre sí.

Junto con esta importante capacidad de monitoreo se dispone un avanzado sistema de seguridad y de alarmas que proporcionan una ventilación segura para el paciente.

Ventilación mecánica simplificada

En lugar de pasar por todos los modos y aprenderlos individualmente como lo hacen la mayoría de las charlas sobre ventiladores, intentemos hacer algo diferente.

Primero, aprendamos los 3 tipos posibles de ventilaciones que el paciente puede recibir en un ventilador y las 2 formas en que se pueden administrar.

Si comprendes estos conceptos, puedes deconstruir casi cualquier modo de ventilación mecánica y comprender mejor cómo utilizarlos.

Existen muchos modos, pero te sugerimos que aprendas algunos, los conozcas bien y sepas identificar cuándo aplicar cada uno a tu paciente.

Respiraciones controladas

Estas respiraciones están completamente “controladas” por el ventilador. Digamos que el equipo se configuró a una frecuencia respiratoria (RR) de 10 respiraciones por minuto (lpm).

Por lo tanto, cada 6 segundos se administrará una respiración. Si el paciente quiere respirar en el segundo 3, el ventilador no lo permitirá.

Esencialmente, con respiraciones controladas, el paciente no hace absolutamente ningún trabajo y el ventilador lo hace todo.

Respiraciones asistidas

A diferencia de las respiraciones controladas, que se producen en un intervalo de tiempo establecido, las respiraciones asistidas se efectúan cuando el paciente intenta activar una respiración.

Si el paciente intenta respirar, el ventilador lo detectará y entregará una respiración mecánica completa.

Para que esto suceda, el paciente debe activar el ventilador (generando un cambio en la presión o el flujo). Luego, el ventilador se hará cargo por completo y entregará una respiración completa.

Generalmente los pacientes están en un modo llamado Asistido / Controlado. En este modo se pueden entregar dos tipos de respiraciones: controladas o asistidas.

Si configuras el ventilador para que entregue 12 respiraciones por minuto, entonces cada 5 segundos entregará una respiración preestablecida. Estas respiraciones son controladas.

Sin embargo, si el paciente está despierto e inicia una respiración cada 4 segundos, estas respiraciones serán asistidas.

Respiraciones espontáneas

Estos tipos de respiraciones se activan por el esfuerzo del paciente (como las respiraciones asistidas), pero una vez que se activa, el ventilador le brindará algo de apoyo, pero no un apoyo total como en una respiración asistida. Piensa en estas respiraciones como dominadas con ayuda en el gimnasio.

En un modo espontáneo (presión de soporte), debes asegurarte que el paciente maneje una frecuencia respiratoria adecuada y tenga la suficiente fuerza para asegurar un volumen corriente adecuado con ese el nivel de soporte seteado.

En pediatría un modo bastante popular (no se usa mucho en adultos) es SIMV + PS, y en realidad combina los tres tipos de respiraciones que mencionamos anteriormente.

Modos ventilatorios

Un modo ventilatorio es a un patrón de funcionamiento predefinido de interacción entre el paciente y el ventilador. Lo podemos definir teniendo en cuenta el patrón ventilatorio y la estrategia de control.

Patrón de la respiración

• Ventilación mandatoria continua
• Ventilación mandatoria intermitente
• Ventilación espontánea continua

Variable primaria de control

• Volumen/flujo
• Presión

Variable independiente: variable control seteada en el respirador.
Variable dependiente: depende de las impedancias del sistema, del esfuerzo del paciente, etc.

Estrategia de control

• Variable de fase: gatillo, limite, ciclado, base

Patrón de la respiración

Se refiere a como va a ser la secuencia de las respiraciones. Podemos distinguir y clasificar tres secuencias de respiraciones:

CMV o ventilación mandatoria continua: todos los ciclos son mandatorios, es decir iniciados por el ventilador o el paciente pero terminados siempre por el ventilador. Es el equipo quien determina el tamaño y la duración de la inspiración.

IMV o ventilación mandatoria intermitente: se intercalan ciclos mandatorios con ciclos espontáneos.

CSV o ventilación espontánea contínua: todos los ciclos son iniciados y terminados por el paciente.

Variables de fase

Vamos a encontrar variables de fase inspiratorias y espiratorias.

• Inspiratorias: Disparo y el Límite
• Espiratorias: Ciclado y la Base

Disparo (trigger)

El disparo o trigger es la variable que necesita el ventilador para iniciar la inspiración. Puede ser por:

Tiempo/Presión/Flujo

El disparo es por tiempo, cuando el paciente no tiene actividad muscular. Está determinado por la frecuencia respiratoria y la relación I:E (inspiración/ espiración).

El disparo por presión se da cuando, durante la fase espiratoria del ciclo, el paciente hace un esfuerzo muscular y genera una caída de la presión en el sistema provocando una inspiración.

El disparo por flujo se da cuando, durante la fase espiratoria del ciclo, el paciente hace un esfuerzo muscular y aumenta el flujo en el sistema provocando una inspiración.

Límite

La variable límite es el valor máximo de presión o flujo que puede alcanzarse y mantenerse durante toda la inspiración. No la finaliza y va a coincidir con la variable de control.

Ciclado

El ciclado es la variable que determina la finalización de la inspiración y el comienzo de la espiración.

Base o peep

La base o peep es la variable que determina la presión positiva al final de la espiración. Me va a permitir una ganancia de volumen, mejorar el intercambio gaseoso y prevenir la injuria pulmonar.

Interfaces, humidificación y aerosolterapia en ventilación mecánica

Modos controlados por volumen versus modos controlados por presión

A comienzos de 1960 los ventiladores mecánicos eran controlados (y ciclados) por presión. La limitación de estos equipos era que no podían asegurar un volumen corriente o garantizar un volumen minuto (VM) estable.

En la década del 70 aparecieron los primeros ventiladores controlados por volumen que permitieron controlar mejor el VM y de esta manera hacer frente al complejo síndrome de distress respiratorio.

Volumen control

En este modo se controla el flujo teniendo en cuenta que la relación de volumen es flujo por tiempo.

Una vez que se dispara el ventilador (respiración controlada o asistida), se entregará un volumen corriente (volumen tidal o VT) preestablecido.

Una vez que es alcanzado, el equipo cicla y da comienzo a la fase exhalatoria.

Durante la ventilación en volumen control, uno puede conocer cuanto VT se entregara (variable independiente) pero no puede saber a cuanta presión será (variable dependiente). Esto dependerá de la distensibilidad pulmonar y puede calcularse dividiendo el cambio de volumen sobre el cambio de presión.

Por ejemplo, en un pulmón rígido (SDRA) se tendrá una distensibilidad más baja y es de esperar presiones más altas para administrar un volumen corriente.

En cambio, si el pulmón tiene una distensibilidad alta (Enfisema), es de esperar presiones más bajas frente al mismo volumen tidal.

Presión meseta o Plateau

Una de las presiones más relevantes es la presión meseta (Plateau). Esta es la presión necesaria para distender las vías aéreas de pequeño calibre y los alvéolos.

Dicho de otro modo, es la presión necesaria para vencer las fuerzas elásticas del pulmón.

Esta presión puede conocerse realizando una pausa al final de la inspiración. Lo recomendable es mantenerla por debajo de 28 cm H20.

Presión inspiratoria máxima o pico

Es la presión máxima necesaria para administrar una respiración durante la inspiración activa.

Es decir, la presión pico es la suma del componente resistivo y el componente elástico del pulmón.

Es decir, la presión para superar el tubo endotraqueal y las vías respiratorias de mayor calibre MÁS la presión para distender las vías respiratorias pequeñas y los alvéolos.

Presión control

En este caso se administra al paciente una presión preestablecida a lo largo de un tiempo determinado (tiempo inspiratorio) y luego el ventilador inicia el ciclado pasando a la fase exhalatoria.

Con respiraciones administradas a presión, uno debe asegurarse que el paciente esté recibiendo un volumen corriente adecuado.

Para ello es importante tener en cuenta el peso ideal que está basado en la altura y no en el peso real. Típicamente uno intenta ventilar a los pacientes por 6, 7 u 8 ml Kg.

Fórmula del peso ideal

• Hombres: 50 + 0,91 x (altura en cm-152,4)
• Mujeres: 45,5+0,91 x (altura en cm-152,4)

En presión control, el volumen que recibirán los pacientes dependerá de la distensibilidad pulmonar, siendo que en algunos casos se necesitará más presión para meter determinado volumen y en otros menos.

Se debe tener en cuenta que en ocasiones que los pacientes están más reactivos, la modalidad de presión control resulta ser más cómoda para el paciente.

Respiración más “fisiológica”

Fisiológicamente respiramos con un patrón de flujo desacelerado, en donde gran cantidad de gas ingresa a nuestros pulmones muy rápidamente y luego va disminuyendo hacia el final de la inspiración.

Las respiraciones en presión control se parecen más a esto.

La presión establecida se alcanza casi instantáneamente lo que hace que gran cantidad de gas ingrese en un corto período de tiempo.

Modos ventilatorios convencionales

• VCV
• PCV
• PSV

Ventilación controlada por volumen (VCV)

Este modo permite el control preciso del VT y de la ventilación minuto.

Se entrega un volumen corriente constante.  El flujo y el Ti son fijos a una frecuencia respiratoria (FR) programada.

El paciente puede gatillar la respiración y por lo tanto aumentar su FR.

La variable independiente es el VOLUMEN y la variable dependiente la PRESIÓN.

Son generalmente modos ASISTIDOS – CONTROLADOS

• Variable de control: Flujo / Volumen
• Disparo: Tiempo (Fr) / Presión o Flujo (paciente)
• Limite: Flujo. Se entre un flujo programado hasta llegar al VT durante un Ti. Se divide en flujo inspiratorio y pausa inspiratoria.
• Ciclado: VT/Tiempo (en caso de pausa inspiratoria)
• Base: Peep.

Cambios en la impedancia del sistema, o ante esfuerzos del paciente, no modifican ni el flujo ni el VT registrados pero si varían la presión.

Variables de programación en VCV

Variables de ventilación:

• Vt: 6 a 8 ml/kg
• FR: monitoreo pH 7,30/7,45
• Patrón de flujo constante / desacelerado
• Ti
• Pausa inspiratoria

Variables de oxigenación:

• Fio: 92 – 94%
• Peep: Tabla PEEP/ FIO2
• Sensibilidad del gatillo (trigger): la menor posible sin auto disparos.

Alarmas:

• Presión alta: 10 a 15 cm H2O por encima del a presión máxima
• Baja presión: fugas o desconexión
• Fr máxima: 30 a 35 ciclos por minuto
• Pérdida de peep: mal funcionamiento de la válvula exhalatoria, 2 a 3 cm H2O por debajo del nivel de peep.

Ventajas y desventajas de la ventilación en volumen control

• Control completo del ciclo respiratorio
• Permite calcular las variables fundamentales de la mecánica respiratoria como la Compliance (CRS), la Resistencia, la constante de tiempo, la presión Plateau, la Autopeep.
• Es posible determinar el trabajo respiratorio del paciente mirando la curva de Presión/tiempo.
• El paciente puede controlar su FR (actividad diafragmática).
• La presiones son variables y dependen de la impedancia lo que puede llevar a un mayor compromiso hemodinámico.

Ventilación controlada por presión (PCV)

Durante la fase inspiratoria, el gas fluye rápidamente para presurizar el sistema a una presión objetivo específica.

La variable independiente es la PRESIÓN y la variable dependiente el VOLUMEN / FLUJO.

Esta última va a depender de la presión programada, el Ti, la impedancia del sistema y el esfuerzo del paciente.

• Variable control: Presión
• Disparo: Tiempo (Fr) / Presión o Flujo (paciente)
• Límite: Presión
• Ciclado: por el Ti programado. Generalmente entre 0,6 y 1,2
• Base: Peep. El Te depende de la impedancia del sistema y además del tiempo restante del ciclo ventilatorio.

Variables de programación en PCV

Variables de ventilación:

• PR: VT objetivo de 6 a 8 ml/kg
• FR: la necesaria para mantener al pH entre 7,35/7,45
• Ti 0,6/1 Rise time intermedios.

Variables de oxigenación:

• Fio: 92 a 94%
• Peep: Tabla PEEP FIO2
• Sensibilidad del gatillo: la menor posible sin autodisparos

Alarmas:

• Volumen minuto mínimo
• Vt mínimo
• VT alto y bajo
• Presión alta
• Frecuencia respiratoria alta y baja

Cualquier cambio en la elastancia, compliance o resistencia va a impactar directamente en el volumen.

Ventajas y desventajas de la ventilación en presión control

• Se pueden controlar las presiones y evitar lesiones producidas por niveles elevados
• Se puede aumentar la presión media, mejorar el intercambio de gases siempre que haya pulmón reclutable
• Este modo puede disminuir significativamente el trabajo ventilatorio (WOB) en pacientes con un alto drive (libera el flujo)
• Puede disminuir la asincronía paciente ventilador. Generalmente es mejor tolerado en pacientes con bajos niveles de sedación
• Mayor riesgo de hipoventilación al no asegurar el Vt y el VM.

Presión de soporte (PSV)

Es un modo ventilatorio espontáneo

Se programa una presión inspiratoria o nivel de soporte con el fin de reducir el trabajo ventilatorio (WOB) durante la inspiración.

Es un soporte ventilatorio parcial en pacientes con dificultad para asumir la totalidad de WOB.

Iniciado por el paciente, dirigido por presión y ciclado por flujo.

La variable independiente es la PRESIÓN y la variable dependiente el VOLUMEN / FLUJO

El Vt depende del esfuerzo del paciente, de la presión programada, de la impedancia del sistema y también de la AUTOPEEP.

• Variable control: Presión
• Disparo: Presión o Flujo (paciente) / Back up en caso de apnea
• Límite: Presión. Se produce un ascenso exponencial de la Pr hasta alcanzar la programada. Rise time.
• Ciclado: por caída del pico flujo inspiratorio, hiperpresión o Ti máximo.
• Base: Peep

Variables de ciclado en PSV

El ciclado a la fase expiratoria se produce cuando el flujo inspiratorio decrece a un valor predeterminado por el operador.

Idealmente este valor es del 25% para que haya una buena relación I:E

Con porcentajes cercanos al 50% se acorta el tiempo inspiratorio y aumenta el tiempo espiratorio y, por el contrario, con caídas cercanas al 10%  o 15% el tiempo inspiratorio se prolonga y el tiempo espiratorio se acorta.

Variables de programación en presión soporte (PSV)

Nivel de Ps: en función del Vt deseado
Risse time: en función de la demanda ventilatoria
Peep: para incrementar la oxigenación o contrabalancear Autopeep.
Sensibilidad del disparo
Ciclado: pontentaje de caída
Fio: Sat 88-92

Es importante setear la ventilación de respaldo y apnea.

Ventajas y desventajas de la ventilación en presión de soporte

• Aumenta la eficacia del esfuerzo del paciente y reduce el WOB;
• Se puede utilizar como método de destete o para optimizar la sincronía paciente ventilador;
• Ayuda a reducir la necesidad de sedación y evita atrofia diafragmática;
• Es una respiración más fisiológica;
• Cuenta con una ventilación de rescate (“back up”) en caso de apnea;
• No es un modo que está dirigido a mejorar la oxigenación;
• Es necesario un adecuado drive respiratorio espontáneo;
• En caso de cambio en las condiciones del paciente, el soporte puede ser insuficiente o desmesurado;
• El nivel de soporte permanece constante independientemente de cambios en el drive del paciente.

Artículos sobre ventilación mecánica

Referencias

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