Ventilación mecánica o ventilación asistida es el término médico para utilizar una máquina llamada ventilador para proporcionar ventilación artificial total o parcial . La ventilación mecánica ayuda a que el aire entre y salga de los pulmones, con el objetivo principal de ayudar a suministrar oxígeno y eliminar el dióxido de carbono. La ventilación mecánica se utiliza por muchas razones, incluso para proteger las vías respiratorias por causas mecánicas o neurológicas, para garantizar una oxigenación adecuada o para eliminar el exceso de dióxido de carbono de los pulmones. Varios proveedores de atención médica participan en el uso de ventilación mecánica y las personas que requieren ventiladores generalmente son monitoreadas en una unidad de cuidados intensivos .
La ventilación mecánica se denomina invasiva si implica un instrumento para crear una vía aérea que se coloca dentro de la tráquea . Esto se hace a través de un tubo endotraqueal o un tubo nasotraqueal. [1] Para la ventilación no invasiva en personas conscientes, se utilizan mascarillas faciales o nasales. Los dos tipos principales de ventilación mecánica incluyen la ventilación con presión positiva , en la que el aire se empuja hacia los pulmones a través de las vías respiratorias, y la ventilación con presión negativa, donde el aire se introduce en los pulmones. Hay muchos modos específicos de ventilación mecánica y su nomenclatura se ha revisado a lo largo de las décadas a medida que la tecnología se desarrolla continuamente.
El médico griego Galeno pudo haber sido el primero en describir la ventilación mecánica: "Si tomas un animal muerto y le soplas aire a través de su laringe [a través de una caña], llenarás sus bronquios y observarás cómo sus pulmones alcanzan la mayor distensión". En el siglo XVII, Robert Hooke realizó experimentos con perros para demostrar este concepto. Vesalio también describe la ventilación insertando una caña o un bastón en la tráquea de los animales. [2] Estos experimentos son anteriores al descubrimiento del oxígeno y su papel en la respiración. En 1908, George Poe demostró su respirador mecánico asfixiando a perros y aparentemente devolviéndoles la vida. Todos estos experimentos demuestran ventilación con presión positiva.
Para lograr una ventilación con presión negativa, debe haber una presión subatmosférica para aspirar aire hacia los pulmones. Esto se logró por primera vez a finales del siglo XIX, cuando John Dalziel y Alfred Jones desarrollaron de forma independiente ventiladores de tanque, en los que la ventilación se lograba colocando a un paciente dentro de una caja que encerraba el cuerpo en una caja con presiones subatmosféricas. [3] Esta máquina llegó a ser conocida coloquialmente como el pulmón de hierro , y pasó por muchas iteraciones de desarrollo. El uso del pulmón de acero se generalizó durante la epidemia de polio del siglo XX.
Los primeros ventiladores eran de estilo control, sin respiraciones de soporte integradas y estaban limitados a una relación de inspiración a espiración de 1:1. En la década de 1970, se introdujo la ventilación obligatoria intermitente, así como la ventilación obligatoria intermitente sincronizada. Estos estilos de ventilación tenían respiraciones de control entre las cuales los pacientes podían respirar. [4]
La ventilación mecánica está indicada cuando la respiración espontánea de un paciente es inadecuada para mantener la vida. Puede estar indicado en previsión de insuficiencia respiratoria inminente, insuficiencia respiratoria aguda, hipoxemia aguda o de forma profiláctica. Debido a que la ventilación mecánica sólo sirve para brindar asistencia respiratoria y no cura una enfermedad, se debe identificar y tratar la condición subyacente del paciente para liberarlo del ventilador.
Las indicaciones médicas específicas comunes para la ventilación mecánica incluyen: [5] [6]
La ventilación mecánica suele utilizarse como medida a corto plazo. Sin embargo, puede usarse en casa o en una institución de enfermería o rehabilitación para pacientes que padecen enfermedades crónicas que requieren asistencia ventilatoria a largo plazo.
La ventilación mecánica suele ser una intervención que salva vidas, pero conlleva posibles complicaciones. Una complicación común de la ventilación con presión positiva que surge directamente de la configuración del ventilador incluye volutrauma y barotrauma . [11] [12] Otros incluyen neumotórax , enfisema subcutáneo , neumomediastino y neumoperitoneo . [12] [13] Otra complicación bien documentada es la lesión pulmonar asociada al ventilador que se presenta como síndrome de dificultad respiratoria aguda. [14] [15] [16] Otras complicaciones incluyen atrofia del diafragma, [17] [18] [19] disminución del gasto cardíaco, [20] y toxicidad del oxígeno. Una de las principales complicaciones que se presenta en pacientes ventilados mecánicamente es la lesión pulmonar aguda (ALI)/síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA). ALI/ARDS son reconocidos como contribuyentes importantes a la morbilidad y mortalidad de los pacientes. [21] [22]
En muchos sistemas sanitarios, la ventilación prolongada como parte de los cuidados intensivos es un recurso limitado. Por esta razón, las decisiones de iniciar y retirar la ventilación pueden generar un debate ético y a menudo implican órdenes legales como las de no reanimar . [23]
La ventilación mecánica a menudo se asocia con muchos procedimientos dolorosos y la ventilación en sí puede resultar incómoda. Para los bebés que requieren opioides para el dolor, los posibles efectos secundarios de los opioides incluyen problemas con la alimentación, problemas de movilidad gástrica e intestinal , la posibilidad de dependencia de los opioides y tolerancia a los opioides. [24]
El momento de la retirada de la ventilación mecánica, también conocido como destete, es una consideración importante. A las personas que requieren ventilación mecánica se les debe considerar retirar la ventilación si son capaces de soportar su propia ventilación y oxigenación, y esto debe evaluarse continuamente. [25] [5] Hay varios parámetros objetivos que se deben tener en cuenta al considerar la abstinencia, pero no existen criterios específicos que se generalicen a todos los pacientes.
El índice de respiración rápida y superficial (RSBI, la relación entre la frecuencia respiratoria y el volumen corriente (f/VT), anteriormente denominado "índice Yang Tobin" o "índice Tobin" en honor al Dr. Karl Yang y al Prof. Martin J. Tobin de Loyola University Medical Center ) es uno de los predictores de destete mejor estudiados y más utilizados, sin que ningún otro predictor haya demostrado ser superior. Se describió en un estudio de cohorte prospectivo de pacientes con ventilación mecánica que encontró que un RSBI > 105 respiraciones/min/L se asociaba con falla en el destete, mientras que un RSBI < 105 respiraciones/min/L. [26]
Se realizan pruebas de respiración espontánea para evaluar la probabilidad de que un paciente pueda mantener la estabilidad y respirar por sí solo sin el ventilador. Esto se hace cambiando el modo a uno en el que tienen que activar las respiraciones y solo se proporciona soporte ventilatorio para compensar la resistencia adicional del tubo endotraqueal. [27]
Se realiza una prueba de fuga del manguito para detectar si hay edema en las vías respiratorias y mostrar las posibilidades de estridor posterior a la extubación. Esto se hace desinflando el manguito para comprobar si comienza a escaparse aire alrededor del tubo endotraqueal. [27]
La función de los pulmones es proporcionar intercambio de gases mediante oxigenación y ventilación. Este fenómeno de la respiración involucra los conceptos fisiológicos de flujo de aire, volumen corriente, distensibilidad, resistencia y espacio muerto . [6] [28] Otros conceptos relevantes incluyen ventilación alveolar, PaCO2 arterial, volumen alveolar y FiO2 . La ventilación alveolar es la cantidad de gas por unidad de tiempo que llega a los alvéolos y participa en el intercambio gaseoso. [29] PaCO2 es la presión parcial del dióxido de carbono de la sangre arterial, que determina qué tan bien el dióxido de carbono puede salir del cuerpo. [30] El volumen alveolar es el volumen de aire que entra y sale de los alvéolos por minuto. [31] El espacio muerto mecánico es otro parámetro importante en el diseño y funcionamiento del ventilador, y se define como el volumen de gas respirado nuevamente como resultado del uso en un dispositivo mecánico.
Debido a la anatomía de la faringe , la laringe y el esófago humanos y las circunstancias por las cuales se necesita ventilación, se requieren medidas adicionales para asegurar las vías respiratorias durante la ventilación con presión positiva a fin de permitir el paso sin obstáculos del aire hacia la tráquea y evitar el paso del aire. hacia el esófago y el estómago. El método común es mediante la inserción de un tubo en la tráquea . La intubación, que proporciona una ruta clara para el aire, puede ser un tubo endotraqueal , insertado a través de las aberturas naturales de la boca o la nariz, o una traqueotomía insertada a través de una abertura artificial en el cuello. En otras circunstancias, se pueden emplear maniobras simples de vía aérea , una vía aérea orofaríngea o una vía aérea con máscara laríngea . Si se utiliza ventilación no invasiva o ventilación con presión negativa , entonces no se necesita un complemento para las vías respiratorias .
Los analgésicos, como los opioides, a veces se utilizan en adultos y bebés que requieren ventilación mecánica. Para los bebés prematuros o a término que requieren ventilación mecánica, no existe evidencia sólida para recetar opioides o sedantes de forma rutinaria para estos procedimientos; sin embargo, algunos bebés seleccionados que requieren ventilación mecánica pueden necesitar analgésicos como los opioides. No está claro si la clonidina es segura o eficaz para usarse como sedante en recién nacidos prematuros y a término que requieren ventilación mecánica.
Cuando el 100% de oxígeno (1,00 Fi O
2) se utiliza inicialmente para un adulto, es fácil calcular el siguiente Fi O
2para ser utilizado y fácil de estimar la fracción de derivación. [32] La fracción de derivación estimada se refiere a la cantidad de oxígeno que no se absorbe en la circulación. [32] En la fisiología normal, el intercambio gaseoso de oxígeno y dióxido de carbono se produce a nivel de los alvéolos de los pulmones. La existencia de una derivación se refiere a cualquier proceso que dificulte este intercambio de gases, provocando un desperdicio de oxígeno inspirado y el flujo de sangre desoxigenada de regreso al corazón izquierdo, que finalmente suministra sangre desoxigenada al resto del cuerpo. [32] Cuando se utiliza oxígeno al 100 %, el grado de derivación se estima en 700 mmHg - Pa O medida
2. Por cada diferencia de 100 mmHg, la derivación es del 5%. [32] Una derivación de más del 25% debe impulsar la búsqueda de la causa de esta hipoxemia, como intubación del tronco principal o neumotórax , y debe tratarse en consecuencia. Si tales complicaciones no están presentes, se deben buscar otras causas y se debe utilizar presión positiva al final de la espiración (PEEP) para tratar esta derivación intrapulmonar. [32] Otras causas similares de una derivación incluyen:
La ventilación mecánica utiliza varios sistemas separados de ventilación denominados modo. Los modos vienen en muchos conceptos de administración diferentes, pero todos los modos de ventiladores de presión positiva convencionales se dividen en una de dos categorías; ciclado por volumen o ciclado por presión. [33] [25] Un modo de ventilación relativamente nuevo es la ventilación controlada por flujo (FCV). [34] FCV es un modo completamente dinámico sin períodos significativos de "falta de flujo". Se basa en crear un flujo de gas estable dentro o fuera de los pulmones del paciente para generar una inspiración o una espiración, respectivamente. Esto da como resultado aumentos y disminuciones lineales de la presión intratraqueal. A diferencia de los modos de ventilación convencionales, no se produce una caída brusca de la presión intratorácica debido a la espiración controlada. [35] Además, este modo permite utilizar tubos endotraqueales delgados (~2 – 10 mm de diámetro interno) para ventilar a un paciente mientras se apoya activamente la espiración. [36] En general, la selección de qué modo de ventilación mecánica utilizar para un paciente determinado se basa en la familiaridad de los médicos con los modos y la disponibilidad de equipos en una institución en particular. [37]
El diseño de los modernos ventiladores de presión positiva se basó principalmente en los avances técnicos realizados por el ejército durante la Segunda Guerra Mundial para suministrar oxígeno a los pilotos de combate a gran altura. Dichos ventiladores reemplazaron a los pulmones de hierro a medida que se desarrollaron tubos endotraqueales seguros con manguitos de alto volumen y baja presión. La popularidad de los ventiladores de presión positiva aumentó durante la epidemia de polio en la década de 1950 en Escandinavia [38] [39] y Estados Unidos y fue el comienzo de la terapia de ventilación moderna. La presión positiva mediante el suministro manual de oxígeno al 50% a través de un tubo de traqueotomía redujo la tasa de mortalidad entre los pacientes con polio y parálisis respiratoria. Sin embargo, debido a la gran cantidad de mano de obra necesaria para dicha intervención manual, los ventiladores mecánicos de presión positiva se hicieron cada vez más populares. [2]
Los ventiladores de presión positiva funcionan aumentando la presión de las vías respiratorias del paciente a través de un tubo endotraqueal o de traqueotomía. La presión positiva permite que el aire fluya hacia las vías respiratorias hasta que finaliza la respiración del ventilador. Luego, la presión de las vías respiratorias cae a cero y el retroceso elástico de la pared torácica y los pulmones empuja el volumen corriente : la exhalación mediante la exhalación pasiva.
Los ventiladores mecánicos de presión negativa se fabrican en formatos pequeños, de campo y de mayor tamaño. [40] El diseño prominente de los dispositivos más pequeños se conoce como coraza , una unidad similar a un caparazón que se usa para crear presión negativa solo en el pecho usando una combinación de un caparazón ajustado y una vejiga blanda. En los últimos años este dispositivo se ha fabricado utilizando carcasas de policarbonato de varios tamaños con múltiples juntas y una bomba oscilante de alta presión para realizar una ventilación de coraza bifásica . [41] Su uso principal ha sido en pacientes con trastornos neuromusculares que tienen alguna función muscular residual. [42] Estos últimos formatos más grandes se utilizan, especialmente en los hospitales del ala de polio en Inglaterra, como el Hospital St Thomas en Londres y el John Radcliffe en Oxford . [2]
Las unidades más grandes tienen su origen en el pulmón de hierro , también conocido como tanque Drinker and Shaw, que fue desarrollado en 1928 por JH Emerson Company y fue una de las primeras máquinas de presión negativa utilizadas para la ventilación a largo plazo. [4] [41] Fue refinado y utilizado en el siglo XX en gran parte como resultado de la epidemia de polio que azotó al mundo en la década de 1940. La máquina es, en efecto, un gran tanque alargado , que encierra al paciente hasta el cuello. [3] El cuello se sella con una junta de goma para que la cara (y las vías respiratorias) del paciente queden expuestas al aire ambiente. Si bien el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono entre el torrente sanguíneo y el espacio aéreo pulmonar funciona por difusión y no requiere trabajo externo, el aire debe entrar y salir de los pulmones para que esté disponible para el proceso de intercambio de gases . En la respiración espontánea, los músculos de la respiración crean una presión negativa en la cavidad pleural , y el gradiente resultante entre la presión atmosférica y la presión dentro del tórax genera un flujo de aire. En el pulmón de hierro, mediante una bomba, el aire se extrae mecánicamente para producir un vacío dentro del tanque, creando así una presión negativa. [41] Esta presión negativa conduce a la expansión del tórax, lo que provoca una disminución de la presión intrapulmonar y aumenta el flujo de aire ambiental hacia los pulmones. A medida que se libera el vacío, la presión dentro del tanque se iguala a la presión ambiental y el retroceso elástico del pecho y los pulmones conduce a la exhalación pasiva. Sin embargo, cuando se crea el vacío, el abdomen también se expande junto con el pulmón, cortando el flujo venoso de regreso al corazón, lo que provoca la acumulación de sangre venosa en las extremidades inferiores. Los pacientes pueden hablar y comer normalmente y ver el mundo a través de una serie de espejos bien colocados. Algunos podrían permanecer en estos pulmones de hierro durante años con bastante éxito. [3]
Algunos de los problemas con el diseño de cuerpo completo fueron la imposibilidad de controlar la relación inspiración-espiración y el caudal. Este diseño también provocó que la sangre se acumulara en las piernas. [4]
Otro tipo es el ventilador de presión abdominal intermitente que aplica presión externamente a través de una vejiga inflada, forzando la exhalación, a veces denominada exsuflación . El primer aparato de este tipo fue el Pulsador Bragg-Paul . [43] [44] El nombre de uno de esos dispositivos, el Pneumobelt fabricado por Puritan Bennett, se ha convertido hasta cierto punto en un nombre genérico para el tipo. [44] [45]
El ventilador de alta frecuencia más utilizado y el único aprobado en los Estados Unidos es el 3100A de Vyaire Medical. Funciona utilizando volúmenes corrientes muy pequeños estableciendo la amplitud y una frecuencia alta en hercios. Este tipo de ventilación se utiliza principalmente en recién nacidos y pacientes pediátricos a quienes no les funciona la ventilación convencional. [46]
Bunnell Incorporated fabrica el primer tipo de ventilador de alta frecuencia fabricado para recién nacidos y el único tipo de chorro. Funciona en conjunto con un ventilador CMV separado para agregar pulsos de aire a las respiraciones de control y PEEP. [46]
Una de las principales razones por las que un paciente ingresa en una UCI es para recibir ventilación mecánica. La monitorización de un paciente con ventilación mecánica tiene muchas aplicaciones clínicas: mejorar la comprensión de la fisiopatología, ayudar con el diagnóstico, guiar el tratamiento del paciente, evitar complicaciones y evaluar tendencias.
En pacientes ventilados, la oximetría de pulso se usa comúnmente para titular la FIO2. Un objetivo fiable de Spo2 es superior al 95%. [47]
La PEEP total en el paciente se puede determinar manteniendo la espiración en el ventilador. Si es mayor que la PEEP configurada, esto indica atrapamiento de aire.
La presión meseta se puede encontrar manteniendo la inspiración. Esto muestra la presión real que están experimentando los pulmones del paciente.
Se pueden utilizar bucles para ver lo que ocurre en los pulmones del paciente. Estos incluyen circuitos flujo-volumen y presión-volumen. Pueden mostrar cambios en la conformidad y la resistencia.
La capacidad residual funcional se puede determinar cuando se utiliza GE Carestation.
Los ventiladores modernos tienen herramientas de monitoreo avanzadas. También hay monitores que funcionan independientemente del ventilador y que permiten medir a los pacientes después de que se haya retirado el ventilador, como una prueba del tubo traqueal .
Los ventiladores vienen en muchos estilos y métodos diferentes para dar aliento para sustentar la vida. [6] Hay ventiladores manuales, como máscaras con válvula de bolsa y bolsas de anestesia, que requieren que los usuarios sostengan el ventilador en la cara o en una vía aérea artificial y mantengan la respiración con las manos. Los ventiladores mecánicos son ventiladores que no requieren esfuerzo del operador y normalmente están controlados por computadora o neumáticamente. [25] Los ventiladores mecánicos generalmente requieren energía de una batería o un tomacorriente de pared (CC o CA), aunque algunos ventiladores funcionan con un sistema neumático que no requiere energía. Hay una variedad de tecnologías disponibles para la ventilación, que se dividen en dos categorías principales (y luego menores), siendo las dos la tecnología más antigua de mecanismos de presión negativa y los tipos más comunes de presión positiva.
Los ventiladores mecánicos de presión positiva comunes incluyen:
El desencadenante, ya sea flujo o presión, es lo que hace que un ventilador mecánico entregue una respiración. Las respiraciones pueden ser activadas por un paciente que respira por sí mismo, un operador del ventilador que presiona un botón de respiración manual o en función de la frecuencia respiratoria establecida.
El ciclo es lo que hace que la respiración pase de la fase de inspiración a la fase de exhalación. Un ventilador mecánico puede realizar ciclos de respiraciones cuando se alcanza un tiempo establecido o cuando se alcanza un flujo preestablecido o un porcentaje del flujo máximo administrado durante una respiración, según el tipo de respiración y los ajustes. Las respiraciones también se pueden ciclar cuando se alcanza una condición de alarma, como un límite de presión alta.
El límite es cómo se controla la respiración. Las respiraciones pueden limitarse a una presión o volumen máximo establecido.
La exhalación en ventilación mecánica casi siempre es completamente pasiva. Se abre la válvula espiratoria del ventilador y se permite el flujo espiratorio hasta que se alcanza la presión inicial ( PEEP ). El flujo espiratorio está determinado por factores del paciente, como la distensibilidad y la resistencia.
Existen diversos procedimientos y dispositivos mecánicos que brindan protección contra el colapso de las vías respiratorias, las fugas de aire y la aspiración :
