El heliox es una mezcla de gases respirables de helio (He) y oxígeno (O 2 ). Se utiliza como tratamiento médico para pacientes con dificultad para respirar porque esta mezcla genera menos resistencia que el aire atmosférico al pasar por las vías respiratorias de los pulmones y, por lo tanto, requiere menos esfuerzo por parte del paciente para inhalar y exhalar. También se utiliza como diluyente de gas respirable para buceo a presión ambiental profunda, ya que no es narcótico a alta presión y por su bajo trabajo respiratorio.
El heliox se ha utilizado con fines médicos desde la década de 1930 y, aunque la comunidad médica lo adoptó inicialmente para aliviar los síntomas de obstrucción de las vías respiratorias superiores, su gama de usos médicos se ha ampliado enormemente desde entonces, principalmente debido a la baja densidad del gas. [1] [2] El heliox también se utiliza en el buceo de saturación y, a veces, durante la fase profunda de las inmersiones técnicas . [3] [4] [5]
En medicina , heliox puede referirse a una mezcla de 21% de O 2 (lo mismo que el aire ) y 79% de He, aunque existen otras combinaciones disponibles (70/30 y 60/40).
El heliox genera menos resistencia en las vías respiratorias que el aire y, por lo tanto, requiere menos energía mecánica para ventilar los pulmones. [6] El " trabajo respiratorio " (WOB) se reduce mediante dos mecanismos:
El heliox 20/80 se difunde 1,8 veces más rápido que el oxígeno, y el flujo de heliox 20/80 de un caudalímetro de oxígeno es 1,8 veces el flujo normal de oxígeno. [7]
El heliox tiene una viscosidad similar a la del aire, pero una densidad significativamente menor (0,5 g/L frente a 1,25 g/L en condiciones normales ). El flujo de gas a través de las vías respiratorias comprende flujo laminar, flujo de transición y flujo turbulento. La tendencia de cada tipo de flujo se describe mediante el número de Reynolds . La baja densidad del heliox produce un número de Reynolds más bajo y, por lo tanto, una mayor probabilidad de flujo laminar para cualquier vía respiratoria determinada. El flujo laminar tiende a generar menos resistencia que el flujo turbulento.
En las vías respiratorias pequeñas donde el flujo es laminar, la resistencia es proporcional a la viscosidad del gas y no está relacionada con la densidad, por lo que el heliox tiene poco efecto. La ecuación de Hagen-Poiseuille describe la resistencia laminar. En las vías respiratorias grandes donde el flujo es turbulento, la resistencia es proporcional a la densidad, por lo que el heliox tiene un efecto significativo.
También se utiliza heliox en afecciones de las vías respiratorias medias ( crup , asma y enfermedad pulmonar obstructiva crónica ). Un ensayo reciente ha sugerido que fracciones más bajas de helio (por debajo del 40%) –permitiendo así una mayor fracción de oxígeno– también podrían tener el mismo efecto beneficioso sobre la obstrucción de las vías respiratorias superiores. [8]
Los pacientes con estas afecciones pueden desarrollar una variedad de síntomas que incluyen disnea (falta de aire), hipoxemia (contenido de oxígeno por debajo de lo normal en la sangre arterial) y, finalmente, un debilitamiento de los músculos respiratorios debido al agotamiento , que puede provocar insuficiencia respiratoria y requerir intubación y ventilación mecánica. El heliox puede reducir todos estos efectos, lo que facilita la respiración del paciente. [9] El heliox también ha encontrado utilidad en la desconexión gradual de los pacientes de la ventilación mecánica y en la nebulización de medicamentos inhalables, particularmente para los ancianos. [10] La investigación también ha indicado ventajas en el uso de mezclas de helio y oxígeno en la administración de anestesia . [11]
El heliox se ha utilizado en medicina desde principios de la década de 1930. Era el pilar del tratamiento del asma aguda antes de la llegada de los broncodilatadores . En la actualidad, el heliox se utiliza principalmente en afecciones de estrechamiento de las vías respiratorias mayores (obstrucción de las vías respiratorias superiores por tumores o cuerpos extraños y disfunción de las cuerdas vocales ).
Los gases respirables diluidos con helio se utilizan para eliminar o reducir los efectos de la narcosis por gas inerte y para reducir el trabajo respiratorio debido al aumento de la densidad del gas en profundidad. Desde la década de 1960, se realizaron estudios de fisiología del buceo de saturación con helio desde 45 a 610 m (148 a 2001 pies) durante varias décadas por un Centro Experimental Hiperbárico operado por la empresa francesa COMEX especializada en ingeniería y operaciones de buceo profundo. [12] Debido al costo del helio, [13] es más probable que el heliox se use en el buceo de saturación profunda . También lo usan a veces los buceadores técnicos , en particular los que usan rebreathers , que conservan el gas respirable en profundidad mucho mejor que el buceo de circuito abierto .
La proporción de oxígeno en una mezcla de buceo depende de la profundidad máxima del plan de buceo, pero a menudo es hipóxica y puede ser inferior al 10%. Cada mezcla se elabora a medida utilizando técnicas de mezcla de gases , que a menudo implican el uso de bombas de refuerzo para lograr presiones de cilindro de buceo típicas de 200 a 300 bar (2900 a 4400 psi ) a partir de bancos de cilindros de oxígeno y helio de menor presión.
Debido a que el sonido viaja más rápido en heliox que en el aire, los formantes de voz se elevan, lo que hace que el habla de los buzos sea muy aguda y difícil de entender para las personas que no están acostumbradas a ella. [14] El personal de superficie a menudo emplea un equipo de comunicaciones llamado "decodificador de helio", que reduce electrónicamente el tono de la voz del buzo a medida que se transmite a través del equipo de comunicaciones, lo que facilita su comprensión.
Trimix es una alternativa menos costosa al heliox para el buceo profundo, que utiliza solo suficiente helio para limitar la narcosis y la densidad del gas a niveles tolerables para la profundidad planificada. [15] Trimix se utiliza a menudo en el buceo técnico y también se utiliza a veces en el buceo profesional .
En 2015, la Unidad de Buceo Experimental de la Armada de los Estados Unidos demostró que la descompresión de las inmersiones con rebote utilizando trimix no es más eficiente que las inmersiones con heliox. [16]
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