Principios de ventilacion_mecanica
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610 CAPÍTULO XXIX Principios de ventilación mecánica Edgar Celis, MD, FCCM Departamento de Anestesiología y Cuidado Intensivo Fundación Santa Fe de Bogotá Presidente Asociación Colombiana de Medicina Crítica y Cuidado intensivo Carlos Guerrero, MD Departamento de Anestesiología Fundación Santa Fe de Bogotá INTRODUCCIÓN E n los centros hospitalarios donde se atien- den pacientes con enfermedades y enti- dades de alta complejidad, los servicios de urgencia son los receptores de primera línea, y es allí donde se inicia el tratamiento que en muchos casos requiere soporte respiratorio mediante ventilación mecánica. El personal que atiende urgencias -médicos, enfermeras y técnicos- debe estar familiari- zado con los principios generales de la venti- lación mecánica. La ventilación mecánica se hace por medio de ventiladores, que son unidades que pro- veen las necesidades respiratorias cambian- tes de una persona en estado crítico. Su ma- nejo siempre debe estar a cargo de personal especializado, y generalmente se hace en las unidades de cuidado intensivo. Los objetivos de la ventilación mecánica son: • Mejorar el intercambio de gas a nivel pulmonar. • Aliviar la dificultad respiratoria. • Alterar la relación presión/volumen. CLASIFICACIÓN Los ventiladores se clasifican de acuerdo a las siguientes variables: • Generación de fuerza inspiratoria. • Variables de control. • Variables de fase. GENERACIÓN DE FUERZAS INSPIRATORIAS Fuerza es definida como masa x aceleración. En términos fisiológicos la fuerza es medida como una presión. Los ventiladores mecáni- cos deben proporcionar la fuerza que normal- mente generan los músculos inspiratorios. De este concepto nace la primera clasificación de los ventiladores, ya sea creando presión po- sitiva o presión negativa extratorácica: Ventiladores de presión negativa. Fueron los primeros ventiladores, inventados en 1928 por Dinker y Shaw. Generan presión negativa que crea presión subatmosférica alrededor del tórax y una presión similar a la atmosférica en las vías aéreas. El gradiente de presión que se produce es suficiente para mover la caja torácica y permitir el ingreso de aire.
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GUÍAS PARA MANEJO DE URGENCIAS
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CAPÍTULO XXIX
Principios de ventilación mecánica
Edgar Celis, MD, FCCM
Departamento de Anestesiología y Cuidado Intensivo
Fundación Santa Fe de Bogotá
Presidente Asociación Colombiana de Medicina Crítica y Cuidado intensivo
Carlos Guerrero, MD
Departamento de Anestesiología
Fundación Santa Fe de Bogotá
INTRODUCCIÓN
En los centros hospitalarios donde se atien-den pacientes con enfermedades y enti-
dades de alta complejidad, los servicios deurgencia son los receptores de primera línea,y es allí donde se inicia el tratamiento que enmuchos casos requiere soporte respiratoriomediante ventilación mecánica.
El personal que atiende urgencias -médicos,enfermeras y técnicos- debe estar familiari-zado con los principios generales de la venti-lación mecánica.
La ventilación mecánica se hace por mediode ventiladores, que son unidades que pro-veen las necesidades respiratorias cambian-tes de una persona en estado crítico. Su ma-nejo siempre debe estar a cargo de personalespecializado, y generalmente se hace en lasunidades de cuidado intensivo.
Los objetivos de la ventilación mecánica son:• Mejorar el intercambio de gas a nivel
pulmonar.• Aliviar la dificultad respiratoria.• Alterar la relación presión/volumen.
CLASIFICACIÓN
Los ventiladores se clasifican de acuerdo alas siguientes variables:• Generación de fuerza inspiratoria.• Variables de control.• Variables de fase.
GENERACIÓN DE FUERZAS INSPIRATORIAS
Fuerza es definida como masa x aceleración.En términos fisiológicos la fuerza es medidacomo una presión. Los ventiladores mecáni-cos deben proporcionar la fuerza que normal-mente generan los músculos inspiratorios. Deeste concepto nace la primera clasificación delos ventiladores, ya sea creando presión po-sitiva o presión negativa extratorácica:
Ventiladores de presión negativa. Fueronlos primeros ventiladores, inventados en 1928por Dinker y Shaw. Generan presión negativaque crea presión subatmosférica alrededor deltórax y una presión similar a la atmosféricaen las vías aéreas. El gradiente de presiónque se produce es suficiente para mover lacaja torácica y permitir el ingreso de aire.
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Ventiladores de presión positiva. Crean unafuerza inspiratoria gracias a presión intrapul-monar positiva. Dentro de la evolución de losventiladores de presión positiva se puedendiferenciar tres cambios generacionales:
• Primera generación: se caracterizan por unmecanismo neumático de control. Utilizantemporizadores y reguladores neumáticospara aplicar la presión a los pulmones.
• Segunda generación: aparecieron a fina-les de los años 1960, usaban tecnologíaelectrónica análogica que controlaba loselementos.
• Tercera generación: aparecieron a comien-zos de los 80 con el advenimiento de losmicroprocesadores. Proporcionan un ma-yor control mejorando de forma dramáticala seguridad.
VARIABLES DE CONTROL
Existen tres factores que afectan los meca-nismos de la respiración:
1. Fuerza.2. Frecuencia.3. Volumen.
La relación entre presión, volumen y flujo sepuede resumir en la ecuación del movimientodel sistema respiratorio:
PRESIÓN = VOLUMEN / DISTENSIBILIDAD +(RESISTENCIA / FLUJO)
En esta ecuación la resistencia y la distensibili-dad son generalmente constantes (inherentesal paciente). La presión, el flujo y el volumencambian durante el tiempo, es decir, son lasvariables que pueden ser modificadas por eloperador. De la ecuación de movimiento sedesprende que un ventilador puede modificaruna de las tres variables. Los ventiladores,entonces, son clasificados como controladores
del volumen, controladores de presión o con-troladores de flujo.
Ventiladores controladores de presión. Enla ecuación de movimiento del sistema respi-ratorio la presión es determinada por variacio-nes en el flujo y en el volumen. Son máquinasque permiten un flujo de gas al disparar unaválvula accionada por el esfuerzo del pacienteo por un mecanismo automático, el cual semantiene hasta que se alcanza una presiónmáxima preestablecida.
Ventiladores controladores de volumen. Conestos ventiladores el volumen se mantiene inal-terado a medida que se cambia la resistencia.El flujo se mantiene constante. De acuerdo ala ecuación de movimiento del sistema respi-ratorio, si el volumen es la variable controladay el flujo se mantiene constante debido a surelación con el volumen, la presión debe ser lavariable cambiante en presencia a una cargaa vencer, que también cambia con el tiempo.La curva de volumen mantiene una caída posi-tiva constante. Se proporciona siempre el mis-mo volumen independiente de la resistenciaque ofrezca el sistema respiratorio del paciente.
Ventiladores controladores de flujo. Man-tienen un flujo y volumen constantes ante lapresencia de una carga variable (resistencia).La diferencia fundamental con los de volumenes que lo miden en forma indirecta con untransductor de flujo. Este es medido y calcu-lado como una función del tiempo.
VARIABLES DE FASE
El ciclo respiratorio puede ser dividido en cua-tro fases diferentes:
1. Transición de la espiración a la inspiración.2. Inspiración.3. Transición de la inspiración a la espiración.4. Espiración.
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En este contexto, la presión, el flujo, el volu-men y el tiempo son todas variables de fase.
PARÁMETROS DE VENTILACIÓN
En la actualidad los ventiladores proveen de-cenas de formas para proporcionar el soporteventilatorio a los pacientes.
TIPOS DE VENTILACIÓN
Hay tres tipos diferentes de ventilación:
1. Espontánea.2. Asistida.3. Controlada.
La ventilación espontánea se basa en la de-manda del paciente. El flujo y el volumen es-tán determinados por el esfuerzo inspiratoriodel individuo. El flujo se inicia cuando el esfuer-zo inspiratorio alcanza el nivel de sensibilidadpreestablecido. A mayor esfuerzo inspiratoriomayor será el flujo obtenido.
La ventilación asistida se inicia cuando elesfuerzo inspiratorio del paciente es igual alnivel de sensibilidad determinado por el ope-rador del ventilador.
En la ventilación controlada el paciente esventilado de acuerdo a las variables de con-trol preestablecidas por el operario. En ausen-cia de un esfuerzo inspiratorio del paciente,el ventilador proporciona la respiración con-trolada.
MODOS DE VENTILACIÓN
VENTILACIÓN MANDATORIA CONTROLADA
En este modo sólo se proporcionan ventila-ciones controladas para reemplazar totalmen-
te la capacidad del paciente. Se inicia a unafrecuencia predeterminada y se finaliza deacuerdo a unas variables de ciclo ajustadaspor el operador. Puede controlarse por presióno por volumen. La ventilación mecánica con-trolada por volumen ha sido ampliamente uti-lizada en pacientes apnéicos como resultadode daño cerebral, sedación o parálisis de losmúsculos respiratorios.
VENTILACIÓN ASISTIDA CONTROLADA
En este modo se le permite al paciente iniciaruna respiración. La frecuencia es dada por elvalor preestablecido en el ventilador o por lasrespiraciones espontáneas del paciente. Enausencia de un esfuerzo inspiratorio se admi-nistra una ventilación controlada. La presiónnecesaria para alcanzar el volumen corrientedeseado puede ser proporcionada únicamentepor la máquina o en parte por el paciente.
Aunque los parámetros sean seleccionadosadecuadamente, los pacientes realizan cercade un tercio del trabajo realizado por el venti-lador en condiciones pasivas.
VENTILACIÓN MANDATORIA INTERMITENTE
Este modo de ventilación le permite al pacienterespirar espontáneamente entre ventilacionescontroladas. La frecuencia del ventilador seadapta para asegurar que el ventilador soporteal paciente en caso de que éste no respire.
VENTILACIÓN MANDATORIAINTERMITENTE SINCRÓNICA (SyncrhronousIntermittent Mandatory Ventilation, SIMV)
Las respiraciones proporcionadas por la má-quina están sincronizadas con las respiracio-nes espontáneas del paciente. La sincroniza-ción se obtiene al dividir la frecuencia respira-toria en ciclos de SIMV. Al paciente se le per-mite respirar espontáneamente durante esos
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ciclos. Si no se detecta esfuerzo inspiratorio,se inicia ventilación controlada justo en el co-mienzo del siguiente ciclo de SIMV.
VENTILACIÓN MINUTOMANDATORIA EXTENDIDA
Este modo se basa en la ventilación espontá-nea del paciente. El operario determina unvolumen minuto mínimo que el paciente debemantener, luego ajusta en el ventilador el flu-jo y el volumen necesarios para mantener estevolumen minuto.
VENTILACIÓN CON PRESIÓN POSITIVACONTINUA EN LA VÍA AÉREA (CPAP)
En este modo el paciente respira en formaespontánea. La presión en la vía aérea se ele-va con relación a la presión atmosférica conel fin de aumentar la capacidad residual fun-cional. El flujo se administra una vez se al-canza el nivel predeterminado de sensibilidad.
VENTILACIÓN CON PRESIÓN POSITIVA ALFINAL DE LA ESPIRACIÓN (PEEP)
El término PEEP significa que la presión en lavía aérea es elevada por encima de la presiónatmosférica una vez se completa la espiración.El principal efecto benéfico del PEEP es elaumento de la PaO
2, lo que permite disminuir
la fracción inspirada de oxígeno (FiO2) con la
consecuente reducción del riesgo de toxici-dad por oxígeno. Distiende las unidadespulmonares ya abiertas, lo que previene elcolapso de los alvéolos inestables, reclutandounidades pulmonares colapsadas y distribu-yendo líquidos dentro del pulmón.
Los diversos métodos que se utilizan para pro-ducir PEEP se basan en aumentar la resis-tencia durante la espiración. Esto trae comoconsecuencia aumento de la presión intratorá-cica y disminución del retorno venoso, lo que
puede repercutir en forma importante sobreel gasto cardiaco.
Se han empleado tres niveles de PEEP:1. PEEP fisiológica de 1-5 cm de agua. Se
usa primordialmente en el postoperatorioinmediato y en el trauma.
2. PEEP convencional de 5-20 cm de agua.Busca mejorar la capacidad residual fun-cional en pacientes con lesión pulmonarmoderada a severa.
3. Super PEEP, prácticamente en desuso. En1975 se introdujo el término “mejor PEEP”,el cual se refiere al PEEP que produce unmáximo efecto sobre la capacidad residualsin producir efectos deletéreos en la fun-ción cardiopulmonar.
VENTILACIÓN CONTROLADA POR PRESIÓNCON RELACIÓN INSPIRACIÓN/ESPIRACIÓNINVERTIDA
En esta forma de ventilación el tiempo inspira-torio es mayor al espiratorio. El efecto final esuna elevación en la presión al final de la espira-ción. Esto ocurre debido a que el tiempo espi-ratorio no es lo suficientemente prolongadocomo para permitir la salida del gas de lospulmones antes de que se inicie un nuevo ci-clo. El aumento de la presión en este caso sedenomina auto-PEEP.
VENTILACIÓN CON PRESIÓN DE SOPORTE
La presión de soporte aumenta el esfuerzoespontáneo del paciente por medio de presiónpositiva determinada. El paciente no tiene querealizar un trabajo tan elevado para mantenersu ventilación espontánea. El volumen corrien-te está determinado por el esfuerzo inspiratoriodel paciente, la presión positiva del ventiladory la impedancia del sistema.
Este modo ventilatorio tiene dos subdivisiones:1. Ventilación controlada por presión (Presure
Controlled Ventilation, PCV).
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2. Ventilación con presión de soporte(Pressure Supported Ventilation, PSV).
La PCV es utilizada primordialmente cuandose requiere soporte ventilatorio en pacientescon lesión pulmonar leve a moderada. Se ini-cia con PCV y a medida que la presión pulmo-nar va mejorando se cambia a PSV con nive-les de presión de soporte menores a 20 mmHg.La PSV generalmente se utiliza con SIMV.
VENTILACIÓN DE ALTA FRECUENCIA
Ventila a los pacientes con frecuencias inu-sualmente altas y volúmenes corrientes bajos.Está indicado en neonatos entre 23 y 41 sema-nas de edad gestacional. La frecuencia puedeestar entre 150 y 1.500 ventilaciones por mi-nuto. A medida que aumenta la frecuencia seadministra volumen corriente cada vez másbajo, al punto que la ventilación alveolar ocurrecon volúmenes menores al espacio muerto.El intercambio gaseoso en este modo venti-latorio no es completamente entendido, perose cree que está basado en la mezcla de ga-ses que ocurre debido a la turbulencia causa-da, ya sea por las divisiones bronquiales o porflujos pico instantáneos altos.
VENTILACIÓN DIFERENCIAL
En este tipo de ventilación se usa un tubo en-dotraqueal de doble luz, el cual se conecta ados ventiladores diferentes que son ajustadosa las características mecánicas (distensibi-lidad) de cada uno de los pulmones. Está in-dicado como primera línea en el manejo deentidades como hemoptisis masiva, protei-nosis alveolar, riesgo de aspiración interbron-quial y en trasplante pulmonar unilateral. Tam-bién se usa en el manejo de enfermedadespulmonares unilaterales o asimétricas y en eltratamiento de fístulas broncopleurales que noresponden al manejo tradicional.
VENTILACIÓN EN POSICIÓN PRONA
La ventilación en posición prona ha sido des-crita como un método que mejora en algunoscasos la oxigenación en los pacientes conSDRA. Varios mecanismos pueden explicarel aumento de la oxigenación vista en la posi-ción prona:
• Reexpansión de consolidaciones dorsales.• Mejoría del drenaje de secreciones relacio-
nado con cambios ejercidos por la fuerzade gravedad.
• Distribución más homogénea del flujo san-guíneo.
• Menor compresión del corazón sobre al-gunas áreas del pulmón.
• Aumento de la capacidad residualfuncional.
• Mayor distensibilidad de la caja torácica.
La ventilación prona debe estar disponibleentre los recursos utilizados en las unidadesde cuidado intensivo. Su utilidad está soporta-da en los resultados de varios estudios. El usodebe estar sujeto a la experiencia y seguri-dad ofrecidas por el personal médico y deenfermería de la unidad.
INDICACIONES DE VENTILACIÓNMECÁNICA
Las indicaciones para utilizar ventilación me-cánica derivadas de un estudio internacionalcon 1.638 pacientes en ocho países son (Es-teban et al 2000):
1. Falla respiratoria aguda 66%.2. Coma 15%.3. Exacerbación de la EPOC 13%.4. Enfermedades neuromusculares 5%.
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RETIRO DE LA VENTILACIÓNMECÁNICA (WEANING)
En la mayoría de los casos el paciente querecibe ventilación mecánica puede reasumirla respiración con poca o ninguna dificultad.Cerca de 20-30% de los pacientes fallan enlos intentos iniciales de descontinuar la venti-lación mecánica. En general cerca de 40% deltiempo que el paciente recibe ventilación me-cánica es utilizado en tratar de retirarla.
Las fallas en los intentos de retiro de la ventila-ción mecánica se deben más comúnmente adisfunción de los músculos respiratorios, la cualresulta del desequilibrio entre la capacidadneuromuscular del sistema respiratorio y lacarga de trabajo que debe ejercer. La hipoxe-mia es una causa menos común de fracaso.
En general no se debe iniciar el retiro de laventilación mecánica en el caso de inestabili-dad hemodinámica o hipoxemia persistente.Las variables usadas para predecir el éxito delretiro del soporte ventilatorio se pueden divi-dir en aquellas que evalúan el intercambio ga-seoso, las que evalúan la fuerza muscular ylas que tratan de evaluar la integración deambas.
Entre los criterios de oxigenación están:• PaO2 > 60 mmHg con FiO2 <40%.• Gradiente alveolo arterial <300 mmHg.• PEEP <5 cm de agua.
Entre los criterios ventilatorios se tienen:• PaCO2 <50 mmHg.• pH >7,4.• Frecuencia respiratoria <30 por minuto.• Volumen corriente espontáneo >5ml/kg de
peso.• Capacidad funcional vital mayor 10 mL/kg
de peso.• Presión inspiratoria máxima <20 cm de
agua.
El método original de retiro del ventilador uti-lizaba un tubo en T en periodos de cinco minu-tos, los cuales eran gradualmente prolonga-dos de acuerdo con el estado del paciente.Cuando el individuo era capaz de mantenerla ventilación espontánea por un tiempo de 2horas, se realizaba la extubación.
La ventilación mandatoria intermitente (VMI)y la presión de soporte fueron introducidos acomienzos de los años 1970 y 1980, respecti-vamente. En la actualidad son técnicas am-pliamente utilizadas para retirar la ventilaciónmecánica. Cuando se usa VMI se reduce lafrecuencia del ventilador en forma escalona-da (1-3 respiraciones por minuto). Cuando seusa la presión de soporte, se reduce el nivelde presión en forma paulatina (3-6 cmde agua) de acuerdo con la frecuencia respi-ratoria.
Otro método posible es el empleo de respira-ción espontánea a través de un tubo en T, rea-lizado en un sólo intento. Si el paciente pue-de mantener la ventilación espontánea por 30-60 minutos sin dificultad respiratoria, puedeser extubado. Si se presentan signos de difi-cultad, la prueba finaliza y se reinicia la venti-lación mecánica. Para permitir a los músculosrespiratorios recuperarse del estrés de la prue-ba, se ventila al paciente con un alto nivel deasistencia por un periodo de 12-24 horas.Posteriormente se vuelve a intentar el retirodel ventilador.
COMPLICACIONESDE LA VENTILACIÓN MECÁNICA
La ventilación mecánica invierte la fisiologíanormal de la ventilación, al crear presión po-sitiva durante la fase inspiratoria que produceuna serie de alteraciones sobre la circulaciónsistémica, el gasto cardiaco, la circulaciónpulmonar y el retorno venoso.
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El barotrauma es la complicación más comúncon una incidencia reportada en la literaturade entre 7-25%. Se puede presentar en formade neumotórax, enfisema mediastinal y enfise-ma subcutáneo. La frecuencia está más rela-cionada con la patología de base que con elnivel de presión máximo en la inspiración.
El neumotórax generalmente se evidencia porun incremento súbito en la presión inspiratoriapico. Si el barotrauma lleva el neumotórax atensión, aparece inestabilidad hemodinámica,convirtiéndose en una verdadera emergenciamédica.
Prácticamente todos los pacientes intubadosque permanecen en la unidad de cuidado in-tensivo son colonizados por los gérmenes pre-dominantes en las primeras 48 horas. Cercade 20% desarrollan neumonía nosocomial.
Los pacientes sometidos a ventilación mecá-nica con presión positiva pueden desarrollaratelectasias, debido a que la presión se dirigepreferencialmente a las zonas pulmonares conmayor distensibilidad. Las zonas con menordistensibilidad reciben así menor volumen,tendiendo a formar atelectasias.
La reducción del gasto cardiaco asociado conla presión positiva es otra complicación co-mún y seria de la ventilación mecánica. Estánimplicados varios procesos, como el aumentode la presión intratorácica que produce dismi-
nución del retorno venoso al corazón. Tambiénhay desviación del tabique interventricularhacia la cavidad ventricular izquierda, lo quereduce el llenado diastólico.
LECTURAS RECOMENDADAS
1. American College of Chest Physicians. ConcensusConference: Mechanical Ventilation. Chest 1993;104:1883-1959.
2. Bochard L. Pressure support ventilation. En:Principles and Practice of Mechanical Ventilation.Editado por MJ Tobin. McGraw Hill. NewYork,1994.
3. Brochard L, Rauss A: Comparison of threemethods of gradual withdrawal form ventilatorysupport during weaning from mechanicalventilation. Am J Respir Crit Care Med 1994;150:896-903.
4. Caho D, Scheinman D. Weaning from mechanicalventilation. Crit Care Med 1998;14:800-819.
5. Dueñas C. Síndrome de lesión pulmonar asocia-do a ventilación mecánica. Rev Col Neumol 2001;13:121-129.
6. Esteban A, Anzueto A, Alia I. How is mechanicalventilaton employed in the intensive care unit? Aninternational utilization review. Am J Resp CritCare Med 2000; 16:1450-1458.
7. Kathleen G. The ventilator. Crit Care Clin 1998;14:463-580.
8. Meade M. An evidence based approach topressure and volume limited ventilation strategies.Crit Care Med 1998; 14:719-723.
9. Ortiz G. Ventilación mecánica. Rev Col Neumol1998; 10:106-111.
10. Tobin MJ. Advances in mechanical ventilation. NEngl J Med 2001; 344:1986-1996.
