Ventilador de líquido - Liquid ventilator

Ejemplo de ventilador líquido (grupo de investigación Inolivent-5 Inolivent, Université de Sherbrooke )

Un ventilador de líquido es similar a un ventilador médico, excepto que debe poder asegurar una ventilación de líquido total confiable con un líquido respirable (un perfluorocarbono )  · . Los ventiladores líquidos son prototipos que pueden haberse utilizado para experimentos con animales, pero los expertos recomiendan el desarrollo continuo de un ventilador líquido para aplicaciones clínicas.

Función y tecnología

Líquido de conducción

En la ventilación líquida total (TLV), los pulmones están completamente llenos de un líquido de perfluorocarbono (PFC) mientras que el ventilador líquido renueva el volumen corriente de PFC. El ventilador líquido funciona en modo obligatorio: debe forzar el PFC dentro y fuera de los pulmones con un sistema de bombeo.

  • Durante la fase inspiratoria, la bomba genera una presión de conducción positiva en la tráquea para asegurar la inserción del PFC del volumen corriente.
  • Durante la fase espiratoria, la bomba genera una presión de conducción negativa en la tráquea para asegurar la extracción del volumen corriente por PFC.

El sistema de bombeo es una bomba peristáltica (en los ventiladores de líquido más simples) o dos bombas de pistón (en los ventiladores de líquido más avanzados).

Debido a la viscosidad del PFC , la pérdida de carga en las vías respiratorias requiere una presión de conducción negativa baja durante la fase de espiración que puede colapsar las vías respiratorias. Este es el fenómeno de flujo ahogado en TLV  · que compromete la ventilación minuto y, en consecuencia, los intercambios de gases. Para abordar esta limitación, el ventilador de líquido integra un control del sistema de bombeo.

Ventilador de líquido de control

La introducción de los ordenadores en los ventiladores de líquido para controlar el sistema de bombeo ofrece diferentes modos de control, supervisión y datos valiosos para la toma de decisiones  · .

El ventilador líquido siempre está controlado por volumen porque el volumen corriente especificado de PFC debe administrarse y recuperarse con precisión. También está limitado por la presión porque debe detener la fase inspiratoria o espiratoria cuando se detecta una presión de conducción demasiado baja o demasiado grande.

Sin embargo, durante la fase espiratoria, el flujo espiratorio puede ser comandado por un controlador de circuito abierto o un controlador de circuito cerrado :

  • cuando el flujo espiratorio está controlado en lazo abierto, es rápido inicialmente y se ralentiza progresivamente después para minimizar el riesgo de generación de colapso.  ·
  • cuando el flujo espiratorio está controlado en circuito cerrado, se le ordena en tiempo real que mantenga una presión de conducción especificada. Este es un modo regulado por presión . Este enfoque evita automáticamente la generación de colapso.

Además, durante la fase inspiratoria, el modo controlado por volumen se realiza mediante el control de bucle abierto o de bucle cerrado del flujo de PFC.

Líquido oxigenante y calefactor

El ventilador líquido elimina el dióxido de carbono (CO 2 ) del PFC saturándolo con oxígeno (O 2 ) y aire medicinal . Este procedimiento se puede realizar con un oxigenador de membrana (una tecnología utilizada en oxigenadores extracorpóreos ) o un oxigenador de burbujas.

El ventilador de líquido calienta el PFC a la temperatura corporal. Esto se realiza con un intercambiador de calor conectado al oxigenador o con calentadores dedicados integrados en el oxigenador.

El oxigenador y el calentador producen vapor de PFC que se recupera con un condensador para limitar la pérdida por evaporación (el PFC es un gas de efecto invernadero ).

Ejemplo

Ejemplo del ciclo de bombeo en un ventilador líquido (Inolivent-4, grupo de investigación Inolivent, Université de Sherbrooke )

Un ejemplo de ventilador líquido es el Inolivent-4. Está compuesto por dos bombas de pistón independientes y una unidad integrada que permite la oxigenación de PFC, control de temperatura y recuperación de PFC evaporado. Este ventilador líquido también incluye estrategias de control de volumen y presión para optimizar el ciclo ventilatorio: realiza un modo de ventilación controlado por volumen regulado por presión . Está diseñado para la investigación experimental en modelos animales que pesan entre 0,5 kg y 9 kg.

Un ciclo típico se compone de cuatro pasos:

  1. La bomba inspiratoria inserta un volumen de PFC en los pulmones (válvula 1 abierta, válvula 2 cerrada) y la bomba espiratoria empuja PFC en el oxigenador a través del filtro (válvula 3 cerrada, válvula 4 abierta).
  2. Durante la pausa inspiratoria (todas las válvulas están cerradas), el volumen pulmonar está en su valor máximo. La presión medida es la presión inspiratoria final positiva (PEIP).
  3. La bomba espiratoria recupera un volumen de PFC en los pulmones (válvula 3 abierta, válvula 4 cerrada) y la bomba inspiratoria extrae PFC del depósito (válvula 1 cerrada, válvula 2 abierta).
  4. Durante la pausa espiratoria (todas las válvulas están cerradas), el volumen pulmonar está en su valor mínimo. La presión medida es la presión positiva al final de la espiración (PEEP).

Aplicaciones potenciales

Los estudios han demostrado tanto la eficacia como la seguridad de la ventilación líquida en los pulmones de recién nacidos normales, maduros e inmaduros. En general, la ventilación líquida mejora el intercambio de gases y la distensibilidad pulmonar y previene a los pulmones de la lesión pulmonar inducida por la ventilación.

Soporte respiratorio

Los estudios sugieren claros beneficios de la ventilación líquida en el síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA). Por ejemplo, la ventilación líquida total podría usarse para recién nacidos con síndrome de dificultad respiratoria neonatal grave en los que el tratamiento convencional ha fallado. Los casos típicos son los recién nacidos prematuros tardíos que tienen un mayor riesgo de hemorragia intracraneal y para quienes el pequeño tamaño de sus vasos presenta limitaciones técnicas para la oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO).

Lavado terapéutico de pulmón

El ventilador líquido puede realizar un lavado pulmonar terapéutico , el lavado de detritos endógenos y exógenos de los pulmones, sin suspensión del soporte ventilatorio (sin apnea ). Por ejemplo, los datos de la literatura sugieren un cambio radical en el tratamiento del síndrome de aspiración de meconio (MAS) al considerar el uso de un ventilador líquido. La demostración de su eficacia se realizó en el cordero recién nacido.  · .

Hipotermia terapéutica con enfriamiento rápido.

El ventilador de líquido con control avanzado de temperatura de PFC permite el enfriamiento rápido del cuerpo. En consecuencia, la hipotermia terapéutica es una aplicación clínica esperada. Por ejemplo, los estudios presentan que el enfriamiento rápido instituido por TLV puede mejorar la función cardíaca y mitocondrial o puede inducir resultados neurológicos y cardíacos favorables después de un paro cardíaco en conejos.

Ver también

Referencias

  1. ↑ a b M. R. Wolfson; TH Shaffer (2005). "Aplicaciones pulmonares de líquidos perfluoroquímicos: ventilación y más allá". Pediatr Respir Rev . 6 (2): 117–27. doi : 10.1016 / j.prrv.2005.03.010 . PMID   15911457 .
  2. ^ Kaisers, K., Kelly, KP, Busch, T. (2003). "Ventilación líquida" . Revista británica de anestesia . 91 (1): 143-151. doi : 10.1093 / bja / aeg147 . PMID   12821573 . CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  3. ^ María Laura Costantino; Philippe Micheau; Thomas H. Shaffer; Stefano Tredici; María R. Wolfson (2009). "Funciones de diseño clínico: mesas redondas sobre bioingeniería de ventiladores líquidos". ASAIO J . 55 (3): 206–8. doi : 10.1097 / MAT.0b013e318199c167 . PMID   19282746 .
  4. ^ Baba; Brant, D; Brah, SS; Grotberg, J; Bartlett, RH; Hirschl, RB; et al. (2004). "Evaluación del desarrollo de flujo obstruido durante la ventilación líquida". Crit. Care Med . 32 (1): 201–208. doi : 10.1097 / 01.CCM.0000104918.48411.91 . PMID   14707580 .
  5. ^ Toro; Foley, DS; Bagnoli, P; Tredici, S; Brant, DO; Hirschl, RB; et al. (2005). "Ubicación de la limitación de flujo en pulmones de conejo llenos de líquido". ASAIO J . 51 (6): 781–788. doi : 10.1097 / 01.mat.0000179252.02471.9e . PMID   16340368 .
  6. ^ D. Corno; GB Fiore; ML Costantino (2004). "Un modelo matemático de ventilación líquida mareal neonatal que integra la mecánica de las vías respiratorias y los fenómenos de transferencia de gas". IEEE Trans. Biomed. Ing . 51 (4): 604–611. doi : 10.1109 / TBME.2004.824144 . PMID   15072214 .
  7. ^ Sekins; Nugent, L; Mazzoni, M; Flanagan, C; Neer, L; Rozenberg, A; Hoffman, J; et al. (1999). "Innovación reciente en el diseño de componentes y sistemas de ventilación líquida total". Biomed. Ing. & Tech . 33 (3): 277–284. PMID   10360218 .
  8. ^ JL. Heckman; J Hoffman; TH Shaffer; MR Wolfson (1999). "Software para el control en tiempo real de un ventilador de líquido tidal" . Instrumentación y tecnología biomédica . 33 (3): 268-276.
  9. ^ Larrabe; et al. (Octubre de 2001). "Desarrollo de un sistema mecánico de respiración y pulmón de presión limitada y controlado por volumen cíclico para una ventilación líquida total". IEEE Trans Biomed Eng . 48 (10): 1134–44. doi : 10.1109 / 10.951516 . PMID   11585037 .
  10. ^ R. Robert; P. Micheau; O. Avoine; B. Beaudry; H. Walti (2009). "Un regulador para ventilación de líquidos controlada por presión". IEEE Trans. Biomed. Eng . 57 (9): 2267–76. doi : 10.1109 / TBME.2009.2031096 . PMID   19744909 .
  11. ^ Tredici; Komori, E; Funakubo, A; Brant, DO; Bull, JL; Bartlett, RH; Hirschl, RB (2004). "Un prototipo de ventilador líquido que utiliza un novedoso oxigenador de fibra hueca en un modelo de conejo". Crit. Care Med . 32 (10): 2104–2109. doi : 10.1097 / 01.CCM.0000142701.41679.1B . PMID   15483421 .
  12. ^ a b R. Robert; P. Micheau; H. Walti (2009). "Perfil de volumen espiratorio óptimo en ventilación líquida corriente en condiciones de estado estacionario, basado en un modelo pulmonar simétrico". ASAIO J . 55 (1): 63–72. doi : 10.1097 / MAT.0b013e3181911821 . PMID   19092655 .
  13. ^ a b c R. Robert; P. Micheau; S. Cyr; O. Lesur; JP Praud; H. Wallti (2005). "Un prototipo de ventilador de líquido tidal de volumen controlado que utiliza bombas de pistón independientes". ASAIO J . 52 (6): 638–645. doi : 10.1097 / 01.mat.0000249016.31910.11 . PMID   17117053 .
  14. ^ Wolfson, MR, RB Hirschl; et al. (2008). "Estudio comparativo multicéntrico de la ventilación mecánica convencional con gas a la ventilación líquida mareal en ovejas lesionadas con ácido oleico". ASAIO J . 54 (3): 256–269. doi : 10.1097 / MAT.0b013e318168fef0 . PMID   18496275 . CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  15. ^ Hirschl; Pranikoff, T; Gauger, P; Schreiner, RJ; Dechert, R; Bartlett, RH; et al. (1995). "Ventilación líquida en adultos, niños y recién nacidos a término". Lancet . 346 (8984): 1201–1202. doi : 10.1016 / S0140-6736 (95) 92903-7 . PMID   7475663 .
  16. ^ R. Foust; N. Tran; et al. (1996). "Ventilación asistida por líquido: una estrategia ventilatoria alternativa para la lesión aguda por aspiración de meconio" . Pediatr. Pulmonol . 21 (5): 316-22. doi : 10.1002 / (SICI) 1099-0496 (199605) 21: 5 <316 :: AID-PPUL7> 3.0.CO; 2-K . PMID   8726157 . Archivado desde el original el 19 de octubre de 2012.
  17. ^ Avoine; et al. (2011). "Eficacia total de la ventilación líquida en un modelo ovino de síndrome de aspiración de meconio severo" . Medicina de cuidados intensivos . 39 (5): 1097-103. doi : 10.1097 / ccm.0b013e31820ead1a . PMID   21317652 .
  18. ^ R. Tissier; N. Couvreur; B. Ghaleh (2009). "El enfriamiento rápido preserva el miocardio isquémico frente al daño mitocondrial y disfunción ventricular izquierda" . Cardiovasc. Res . 83 (2): 345–53. doi : 10.1093 / cvr / cvp046 . PMC   2701717 . PMID   19196828 .
  19. ^ Chenoune; et al. (2011). "El enfriamiento ultrarrápido y de todo el cuerpo con ventilación líquida total induce resultados neurológicos y cardíacos favorables después de un paro cardíaco en conejos" . Circulación . 124 (8): 9011-11. doi : 10.1161 / circulaciónaha.111.039388 . PMC   3375236 . PMID   21810660 .

enlaces externos