Fundamentos de la ventilación mecánica

Fundamentos
de la ventilación mecánica

Capítulo 5
Descripción de un ventilador



Objetivos

• Convencer de que todos los ventiladores son iguales.

• Describir las partes comunes de un ventilador.

• Enumerar las partes más importantes para una ventilación segura.

• Comentar que unos ventiladores son más iguales que otros.






1 Sistemas para la sustitución artificial de la ventilación

La sustitución artificial de la ventilación se desarrolla de forma explosiva a la vez que la epidemia de poliomielitis. En algunas zonas, la decisión fue más por la utilización del llamado pulmón de acero, sistema no invasivo extratorácico que generaba presiones de forma intermitente. En algunos pacientes se optó por camas oscilantes, que utilizaban el desplazamiento del contenido abdominal para generar la presión que el diafragma no podía hacer para producir la inspiración. Pero muy rápidamente se introdujo la traqueostomía y la ventilación mecánica.

Los primeros ventiladores tenían como objetivo ventilar pulmones sanos, en los cuales el fallo ventilatorio se debía a la imposibilidad de generar la contracción muscular. Pasaron muchos años antes de que se empezara a ventilar a pacientes con enfermedades pulmonares crónicas, y aún muchos más hasta utilizar la ventilación mecánica en pacientes con lesión pulmonar aguda sin fallo ventilatorio.

El progreso en la industria de la ventilación artificial ha sido espectacular, generando métodos cada vez más perfectos y precisos, y con sistemas de control y seguridad cada vez más eficaces. A cualquiera que haya utilizado, como es nuestro caso, los primeros ventiladores, los ciclados a presión, o los primeros volumétricos con concertinas o fuelles, le parecerá un progreso insospechado las prestaciones de los equipos existentes en la actualidad.

El objetivo de este capítulo es demostrar al lector, y convencerle de ello, que el abordaje de conocimiento de un nuevo ventilador tiene que ser sencillo, partiendo de la idea de que todos son iguales. Haremos la descripción de un ventilador, que es un equipo terapéutico y como tal tiene una metódica de descripción que analizaremos. Intentaremos demostrar que lo difícil en algunos ventiladores es llegar a dominar el porqué de todas las posibilidades que sus constructores ponen a nuestra disposición, pero que el abordaje de su conocimiento estructural y su manejo básico es fácil y común en todos ellos.


Volver a índice



2 Descripción de un ventilador

El ventilador artificial es un equipo compacto (véase la figura 1), casi siempre atractivo, que a la persona que no lo ha manejado nunca suele generar miedo aproximarse, a menos que sea muy curiosa. En la parte posterior solemos encontrar las conexiones a las tomas de alimentación, concretamente la eléctrica y las tomas de los gases medicinales. Además, hay un interruptor general y conexiones informáticas para adquisición de datos, así como un sistema para la refrigeración del equipo. Lo importante que tenemos que recordar es que en la parte posterior tenemos las conexiones de alimentación eléctrica y de gases medicinales. Si progresamos en el equipo, en la caja negra que a veces parece, nos podemos imaginar que inmediatamente después de la entrada de los dos gases por separado tendremos un sistema que nos permita mezclarlos en la forma deseada. Es decir, que en el interior del respirador lo primero que encontraríamos sería un mezclador. Este mezclador nos permitirá utilizar una concentración de oxígeno conocida y comprendida en un intervalo del 21 % al 100 % para el gas inspirado. Mediante una válvula proporcional y su mayor o menor apertura se realizará la mezcla deseada, y para que esto ocurra de forma adecuada, la presión de los gases medicinales deberá ser constante y equivalente. Además, cada conducción de gas deberá disponer de válvulas unidireccionales para evitar la contaminación por retorno de un gas sobre el otro, evitando el flujo retrógrado de una tubería sobre la otra. En algunos ventiladores esta mezcla se acumula en reservorios o fuelles, que actúan como cámara de mezcla. Algunos ventiladores no precisan suministro de aire comprimido y éste se genera mediante una turbina que comprime el gas procedente del aire ambiental.




Figura 1. Visión frontal del equipo general de un ventilador.



Si progresamos en la descripción del ventilador, en el sentido de los gases hacia el paciente, la siguiente pieza fundamental para su funcionamiento es la válvula inspiratoria para regular la salida de gas. Permite la apertura o el cierre del flujo, así como las diferentes variaciones en su magnitud y duración. Este sistema es el que posibilita la inspiración, el que genera un gas presurizado que se administra a la vía aérea del paciente. Para que esto ocurra, la válvula espiratoria deberá estar cerrada.

En la ventilación mecánica se han usado distintos sistemas para administrar el flujo inspiratorio y modificar el patrón de este flujo. Hay varios sistemas neumáticos para generar flujo que aún podemos encontrar en los ventiladores que estamos utilizando: el sistema de pistón, que consiste en introducir en el pulmón del paciente, en el movimiento de ida, el gas que se ha acumulado en el cilindro en el movimiento de retorno; el de restricción variable del flujo; o el de válvula de tijera que pellizca el tubo, accionado por un motor de avance gradual que permite la regulación de la apertura de la tijera. En los sistemas de fuelle que almacenan en su interior el gas a administrar, el fuelle está contenido en una cámara que se presuriza con el gas procedente de un compresor, y al comprimir el fuelle administra al paciente el gas en él contenido.

Difícilmente veremos este tipo de ventiladores en uso en la actualidad. Los sistemas neumáticos electromagnéticos regulados por un solenoide producen un único flujo calibrado con cada válvula, y el flujo total será el total del número de válvulas abiertas, denominado sistema colector proporcional. Éstos son los métodos más usados para generar el flujo inspiratorio. Tiene interés didáctico conocer qué sistema neumático usa el ventilador que utilizamos.

Lo que sí tendrá mucho interés es constatar que disponemos de un sistema controlado por un microprocesador. Éste será un hecho diferencial que aparece en los ventiladores a partir del final de la década de 1980, que permite:


– Variar la forma de entrega de gas al paciente.

– Disponer de varias modalidades de ventilación.

– Aumentar la capacidad de monitorizar al paciente.

– Una mayor seguridad del paciente durante la ventilación.


En la parte frontal del ventilador encontraremos los sistemas de interfase, o de comunicación entre el utilizador y el ventilador (véase la figura 2). En él están los mandos que permiten regular la ventilación, y uno de ellos será el mando para la selección del modo de ventilación. Las distintas modalidades de ventilación constituyen el factor más limitante cuando se describe la dificultad de comprensión de la ventilación artificial, y es el factor más utilizado para hablar de si es difícil el uso del ventilador. Con frecuencia, el abuso de siglas complejas que no siempre describen la función que realizan ha despertado poco interés o incluso aversión en los posibles utilizadores del ventilador. También es cierto que no pocos autores hacen sus textos especialmente incomprensibles, quizá para mantener la ventilación mecánica en el ámbito de la erudición.




Figura 2. Visión frontal del equipo con la pantalla y los mandos. A) Boquilla de salida
de gases. B) Sensor de flujo. C) Tapa del sensor de flujo. D) Válvula espiratoria con boquilla
de conexión espiratoria (GAS RETURN). E) Enganche para la válvula espiratoria.
F) Conexión para el nebulizador. G) Boquilla de conexión inspiratoria (GAS OUTPUT).
H) Tornillo de fijación para la cubierta de protección (detrás: sensor de O2 y filtro
de aire ambiente).



La descripción de las modalidades se hace en otro capítulo, pero queremos recalcar aquí que gracias a los microprocesadores disponemos de distintas formas de ventilación y es de interés conocer las diversas maneras en que podemos ventilar a los pacientes. La mayoría de las veces nos será suficiente una modalidad de sustitución total de la ventilación, como la asistida-controlada, ya sea a volumen o a presión, y una modalidad de sustitución parcial como es la presión de soporte. No obstante, conocer otras modalidades nos puede ayudar en casos concretos de pacientes difíciles de ventilar.

La inspiración, en casi todas las modalidades, estará iniciada por el paciente. Esta interacción del ventilador con el paciente se centra en que la administración de gas que realiza el ventilador, al suministrar la inspiración, se coordina con el esfuerzo inspiratorio del paciente. Por el término inglés trigger, se denomina «disparo» al inicio de la inspiración por el paciente, o directamente con dicho anglicismo. Éste es uno de los puntos más débiles de los ventiladores, y no sólo el trigger inspiratorio sino también el espiratorio.

La fragilidad del trigger en los ventiladores no es tanto porque el sensor de presión no sea capaz de medir bien una caída de presión, que es lo que produce el esfuerzo inspiratorio del paciente en un circuito cerrado, ni porque no pueda medir bien el cambio en la magnitud de un flujo constante en el circuito, cuando el sensor de trigger es de flujo en vez de presión, como es el caso de la mayoría de los ventiladores actuales. El problema está en la localización del punto de medida, que supone un retardo con respecto al inicio del esfuerzo del paciente, al cual habrá que sumar el retardo en la apertura de la válvula inspiratoria, una vez que se haya identificado que la depresión o la caída del flujo es el inicio de un esfuerzo inspiratorio por parte del paciente. Este tiempo de respuesta es una limitación importante en los ventiladores, en especial cuando las demandas del paciente son muy grandes. A efectos de parámetros a fijar, deberemos seleccionar un nivel de trigger que tenga la máxima sensibilidad sin que se produzca la activación automática del ventilador, con el fin de que el paciente no tenga una dificultad añadida en iniciar la inspiración en el ventilador.

En la parte frontal del ventilador, de alguna forma el fabricante habrá diseñado un sistema que permita prefijar estos parámetros a los que hemos hecho referencia: el porcentaje de mezcla de oxígeno, la modalidad que queremos utilizar con los parámetros escogidos que la definen, el trigger y algo que aún no hemos analizado, que son las alarmas. Todas estas variables podrán prefijarse en el ventilador, y en la mayoría de los casos pueden visualizarse en una pantalla (véase la figura 2). También tendremos en esta pantalla las variables a monitorizar, sus registros gráficos y los parámetros que hemos fijado como límites de alarma.

Una vez que el ventilador ha generado el volumen circulante, éste llegará al paciente a través de una tubuladura. Hemos de identificar el lugar de salida del gas en el equipo, donde se conectará la tubuladura que va al paciente. Esta tubuladura llega a la Y que se conecta al tubo endotraqueal (véase la figura 3), y de ella sale la tubuladura que vuelve al ventilador; es el circuito por el cual retorna al ventilador el gas que viene del paciente y se conecta a la válvula espiratoria. Ésta es la encargada de cerrar el circuito durante la inspiración, de iniciar la espiración de forma adecuada, y de cerrar en el momento apropiado para mantener la presión espiratoria final definida, sin aumentar el trabajo respiratorio del paciente.




Figura 3. Visión de la tubuladura conectada a un simulador.



Un tema importante a recordar, en relación a la tubuladura del ventilador, es el concepto fisiológico del «espacio muerto». Para lo que estamos analizando ahora, el espacio muerto nos debe recordar a la tráquea, una zona muy ventilada pero que no produce intercambio de gases. No hay que olvidar que el aumento del espacio muerto produce hipercapnia, porque a igual volumen circulante menor volumen alveolar. El símil seria la reinhalación, lo que nos ocurriría si respirásemos con la cabeza dentro de una bolsa de plástico de forma hermética. Si nos fijamos bien (véase la figura 3), en la tubuladura la inspiración está separada de la espiración y sólo se juntan a partir de la Y; por tanto, estamos inspirando por un lado y espirando por el otro, con lo cual la tubuladura no produce un aumento del espacio muerto porque no hay reinhalación. Éste sería el primer mensaje: la conexión de un paciente a un ventilador, debido a que utiliza unas tubuladuras que conducen el gas de la inspiración y la espiración por separado, no aumenta el espacio muerto. El segundo mensaje importante en relación a las conexiones del ventilador es que todo el aumento de tubuladura a partir de la Y hacia la conexión del tubo endotraqueal producirá un aumento del espacio muerto. Así, la incorporación del humidificador higroscópico (véase la figura 4), de una conexión para medir gases o monitorizar el flujo (véase la figura 5), o de un tubo corrugado como alargo para mayor confort de la cabeza del paciente, aumentan el espacio muerto instrumental.




Figura 4. Visión de la tubuladura conectada a un simulador
con humidificador higroscópico.




Figura 5. Visión de la tubuladura conectada a un simulador + medidor.



El circuito de retorno del paciente hacia el ventilador, por donde vuelve al ventilador el gas que procede del paciente, se conecta al sistema que regula la espiración. La válvula espiratoria es la encargada de cerrar el circuito durante la inspiración, de iniciar la espiración de forma apropiada y de cerrar en el momento adecuado para mantener la presión espiratoria final definida, sin aumentar el trabajo respiratorio del paciente, antes de salir el gas al aire ambiental. Pero además de ser un sistema que regula la salida, en muchos ventiladores, desde la llegada al ventilador y antes de la salida al aire ambiental, se producen una serie de mediciones. Los ventiladores incorporan en este punto un neumotacógrafo, que permite medir el volumen de gas espirado y compararlo con el inspirado para determinar posibles fugas en el sistema.

Las alarmas son un capítulo importante en el prefijado de los parámetros del ventilador (véase la figura 6). Algunas son ajustables, como la de la presión de la vía aérea alta y baja, la del volumen minuto alto y bajo, la de la frecuencia respiratoria alta y la del periodo tolerado de apnea. Estas alarmas, que son dependientes del paciente, deben ajustarse por el utilizador en el ventilador. Otras son independientes del paciente y en la mayoría de los equipos suelen ajustarse de manera automática, como la de falta de suministro de gas o electricidad.




Figura 6. Visión frontal del equipo con las alarmas.


Volver a índice



3 Seguridad antes de la conexión

Los ventiladores guardados en el almacén de equipamiento deben estar limpios, y las partes no desechables del circuito han de mantenerse estériles, siguiendo las instrucciones del fabricante. En la actualidad, las tubuladuras que utilizamos en los ventiladores son de un solo uso.

Antes de conectarlo al paciente, el ventilador se conectará a la red y a las tomas de gas. A continuación procederemos a la calibración, imprescindible en la mayoría de los ventiladores, en concreto a calibrar el sensor de oxígeno y el sensor de flujo. Para esta maniobra necesitaremos un fuelle o pulmón de prueba. Comprobaremos el correcto ciclado del ventilador, la adecuada respuesta del trigger, la administración del volumen prefijado, a la frecuencia pautada, y el buen funcionamiento de las alarmas.


Volver a índice



4 Puntos diferenciales para la elección del ventilador

Nada más lejos, en este apartado, que sugerir cuál es el «buen ventilador». La mayoría de los disponibles en nuestro mercado ofrecen numerosas prestaciones. Es difícil, o incluso muy difícil, escoger entre la oferta existente. En estas líneas que siguen sólo pretendemos hacer una serie de sugerencias para tomar esta importante decisión para el mejor cuidado de nuestros pacientes más graves.

El ventilador tiene que cumplir unos requerimientos básicos. El primero es tener la certificación EN/IEC60 601-1 y la marca CE. Además, debe tener de las modalidades de ventilación que antes hemos mencionado: sustitución total de la ventilación con ventilación asistida-controlada por volumen y presión, y sustitución parcial de la ventilación con ventilación por presión de soporte.

Desde el punto de vista de la seguridad, ha de contar con un sistema autónomo de alimentación durante un periodo de tiempo (baterías).

El manejo de la interfase con el ventilador, es decir, la facilidad de emplearlo para el usuario, es un aspecto muy importante. La manipulación de los mandos que permitan elegir el modo, los parámetros a seleccionar y escoger las alarmas tiene que ser sencilla.

El montaje del equipo para su utilización debe ser cómodo y de imposible error. En caso de que en el circuito espiratorio haya un sistema que deba esterilizarse, su manejo ha de ser fácil.

Debe disponer de una variedad de alarmas, a las cuales ya nos hemos referido, que sean visibles, fácilmente reconocibles y con una graduación visual y acústica en función de la importancia.

Es necesario que disponga de una monitorización básica, que aporte información de lo que está ocurriendo, que incluya el registro de la presión en la vía aérea, la medición de la frecuencia respiratoria y del volumen espirado, y la FiO2.

Un aspecto muy importante a la hora de seleccionar el modelo de ventilador es la empresa que lo suministra. Básicamente confiamos más en un fabricante de contrastada reputación que en el capricho de un vistoso equipo. La solidez de la empresa fabricante tiene que pesar mucho en nuestra decisión. Nos tiene que poder ofrecer un mantenimiento del equipo y una garantía de funcionamiento durante largo tiempo. Superado el periodo de garantía, tendremos que seguir disponiendo de soporte técnico a un precio razonable, y las averías del equipo deben poderse solucionar en muy breve plazo, sobre todo las más comunes. Todo ello hay que tenerlo muy en cuenta.

También serán importantes la novedad del equipo y su reciente construcción. No necesitamos un respirador guardado durante años en el fondo del almacén, ni uno muy conocido pero anticuado. La tecnología que da soporte al ventilador se modifica cada año y las nuevas generaciones son cada vez mejores. Tampoco debemos ser los pioneros de un nuevísimo ventilador que nadie ha usado; no será una buena elección y a veces las grandes expectativas pasan al olvido.

Por último, hay que considerar el precio, ya que en la situación actual una parte muy importante de la decisión será el coste, así como el del servicio posventa que, como decíamos antes, ha de tener unas características técnicas de mínimos.


Volver a índice



Puntos clave

• El ventilador artificial es un equipo terapéutico preciso, seguro y con altas prestaciones.

• Todos los ventiladores artificiales tienen sistemas de alimentación similares.

• El panel frontal muestra el sistema de interfase que permite pautar las modalidades ventilatorias deseadas y los parámetros que las definen.

• La adecuada selección de las alarmas del ventilador protegerá a nuestros pacientes.

• Las tubuladuras del ventilador que separan la inspiración de la espiración no aumentan el espacio muerto. A partir de la Y, y antes del tubo endotraqueal, si se añade un alargo a la tubuladura aumentará el espacio muerto.


Volver a índice



Bibliografía recomendada

Brochard L, Mancebo J. Ventilación artificial. París: Arnette Blackwell; 1996.

Lemaire F. Ventilation artificielle. Collection d’anesthesiologie et de reanimation. Paris: Masson; 1986.

Mushin M, Rendell-Baker L, Thompson P, Mapleson W. Automatic ventilation of the lungs. 3rd ed. Oxford: Blackwell Scientific Editions; 1980.

Net A, Benito S. Ventilación mecánica. 3.ª ed. Barcelona: Springer-Verlag Ibérica; 1998.

Tobin MJ. Principles and practice of mechanical ventilation. New York: Mac Graw-Hill; 1995.


Volver a índice