Sistemas Respiratorios en Anestesia

INTRODUCCIÓN

La función de los sistemas ventilatorios (o respiratorios) es suministrar oxígeno y gases anestésicos a los pacientes y eliminar el dióxido de carbono. Todos los sistemas de respiración tienen componentes similares pero se configuran de manera diferente. Los componentes comunes incluyen: flujo de gas fresco, para dirigir el flujo de gas, una válvula ajustable limitadora para controlar la presión dentro del sistema y permite el barrido de gases residuales, y una bolsa de reservorio para almacenar gas y asistir con ventilación de presión de la tubería.

Cada sistema de respiración recibe tres fuentes de gas: gas fresco, el gas del espacio muerto y el aire exhalado de los alvéolos. Las proporciones de cada uno dentro del sistema son más influenciadas por el suministro de gas fresco. El Gas es entregado al paciente durante la respiración espontánea por la presión sub-atmosférica (negativa) durante la inspiración y la presión atmosférica durante la espiración. Por el contrario, los pacientes ventilados mecánicamente recibirán gas a presión positiva durante la inspiración y la presión atmosférica durante la espiración. En este tutorial, vamos a explorar los diferentes componentes y tipos de sistemas respiratorios usados en la práctica común.

COMPONENTES DE LOS SISTEMAS RESPIRATORIOS

Un sistema de respiración está formado por componentes que se conectan entre el paciente y la máquina de anestesia¹, y está generalmente compuesto por algunos o todos de los siguientes elementos:

1. La válvula de Limite Ajustable de Presión (APL) permite variar la presión dentro del sistema anestésico, usando una válvula unidireccional, con resorte. A una presión por encima de la presión de apertura de la válvula, se permite una fuga controlada de gas del sistema, que permite el control de presión de la vía aérea del paciente. La presión mínima requerida para abrir la válvula es de 1cm H₂O. Un mecanismo de seguridad existe para evitar que la presión supere los 60cm de H₂O, sin embargo, debe tomarse en cuenta que las presiones por debajo de este valor pueden llevar a baro trauma.
2. La bolsa de reservorio permite la colección de flujo de gas fresco durante la expiración, que a su vez reduce la cantidad de gas fresco para evitar la reinhalación. Además, permite el Anestesiólogo vigilar el patrón ventilatorio de una respiración espontáneamente. Estas suelen ser de plástico o goma y pueden venir en tamaños entre 0.5 litros a 6 litros. Sin embargo, el tamaño más común en el sistema adulto es de 2 litros. La Ley de Laplace establece que la presión es igual a dos veces el radio, dividido por el radio de la bolsa. Por lo tanto, a medida que la bolsa aumenta, reduce la presión dentro de ella. Se trata de una medida de seguridad importante como la expansión de la bolsa limita la presión de gas dentro del sistema.
3. La rama inspiratoria permite el paso de flujo de gas fresco al paciente durante la inspiración. La rama espiratoria permite el paso de gas expirado del paciente. Aunque la longitud de la tubería varía en función del sistema empleado, el diámetro es de tamaño estándar: 22 mm para adultos y 18 mm para sistemas pediátricos.

CLASIFICACIÓN DE MAPLESON

En 1954, el profesor William Mapleson publicó un artículo en la revista británica de anestesia, fue el primero describir la clasificación de Mapleson para sistemas respiratorios². Aunque se nombra después de él, los 5 sistemas semi cerrados que componen esta clasificación fueron dibujados antes por su colega el Dr. William Mushin³.

Figura 1: La clasificación de Mapleson de circuitos de respiración

Sistema Mapleson A

Este sistema de respiración consiste en un bolsa de reservorio conectada a la máquina de Anestesia y una válvula APL al paciente , separado por tubos de 110-180cm de longitud.

Durante la primera respiración, todos los gases inhalados son frescos y no contienen ningún gas exhalado. Cuando el paciente espira, los gases del espacio muerto se exhalaban primero .Éstos no han sufrido cambios, ya que contienen la misma mezcla de gas que fue inhalado por el paciente. Estos gases se recogen en el tubo. Mientras tanto el flujo de gas fresco al salir de la máquina anestésica llena la tubería restante y la bolsa reservorio. Como aumenta la presión en el sistema y el paciente sigue a punto de espirar, los gases alveolares que se han utilizado en el intercambio de gases se ven obligados a salir a través de la válvula APL. Cuando el paciente toma la respiración siguiente, los gases del espacio muerto de la respiración anterior se inspiran en primer lugar, seguido por el gas fresco de la bolsa reservorio.

El sistema Mapleson A es más eficaz cuando se utiliza en respiración espontánea. En tales casos, un flujo de gas fresco equivalente al volumen minuto es necesario como gas fresco para ser incorporado a la bolsa reservorio y a la rama inspiratoria del tubo (550ml). Sin embargo, si se usa para pacientes con ventilación no espontánea, el sistema es ineficiente porque la alta presión del ventilador fuerza el flujo de gas fresco a escapar a través de la válvula APL antes de llegar a los alveolos . Por lo tanto, requiere un flujo de gas fresco alto con el fin de evitar la reinhalación.

Debido a la disposición del sistema, el peso y la posición de la válvula APL al final del paciente puede generar inconvenientes.El sistema Co-axial ( sistema de fuga ) ha sido desarrollado para esto: cuenta con la rama espiratoria tudentro de la rama inspiratoria y por lo tanto tiene tanto la bolsa de reservorio y la válvula APL lejos del paciente manteniendo el esquema del Mapleson A.

Sistemas Mapleson B & C

Los sistemas Mapleson B & C son similares, diferenciándose en que el sistema B tiene una tubería entre la bolsa de reservorio y el flujo de gas fresco, que además actúa como un reservorio. Como la válvula APL está entre el flujo de gas fresco y el paciente, sale gas fresco que no ha estado involucrado en el intercambio de gases durante la espiración junto con los gases espirados en la ventilación espontánea. Un proceso similar sucede cuando el paciente está siendo ventilado: el gas fresco fluye a través de la válvula APL antes de que pueda ser entregado al paciente. Ninguno de los dos sistemas es eficiente para respiración espontánea y para evitar la reinhalación es necesario ventilarlos entre 1.5 a 2 veces el volumen minuto.

Sistema Mapleson D

El sistema Mapleson D se caracteriza por introducir el flujo de gas fresco al paciente al final del sistema. La bolsa de resrvorio y la válvula APL se colocan el extremo de la máquina anestésica y están separados del paciente por 180cm de tubería. Una ventaja de esto es que todos los componentes pesados están lejos de la paciente.

Los Sistemas de Mapleson D son más eficientes cuando se utilizan para pacientes bajo ventilación mecánica. Como el ventilador proporciona la respiración, el paciente inspira gas desde el flujo de gas fresco y la bolsa reservorio. Cuando el paciente espira, el gas de desecho viaja a lo largo de la tubería y sale del sistema a través de la válvula APL. Durante la pausa espiratoria, el flujo de gas fresco llena el tubo, adicionalmente se empuja el gas residual a través de la válvula APL. Para el momento que la siguiente respiración es impulsada por el ventilador, el tubo está lleno de gas fresco. En este caso, es necesario un flujo de gas fresco equivalente a minuto volumen para evitar la reinhalación.

Si se utiliza un sistema Mapleson D para pacientes con ventilación espontánea, los gases espirados del paciente son recolectados en la bolsa reservorio y tubos antes de que la presión generada sea suficiente para abrir la válvula APL. Esto provoca reinhalación importante salvo que el volumen minuto sea de 2 a 3 veces.

Una configuración comúnmente usada es el sistema Mapleson D coaxial, también llamado el sistema de Bain, cuando el flujo de gas fresco se entrega vía el tubo interior, y los gases residuales se eliminan por el tubo exterior. Esto disminuye el caos alrededor de la máquina anestésica, sin embargo, se puede doblar el tubo interno, gotear o desconectar, dando como resultado hipoxia. Se trata de una desventaja de todos los sistemas coaxiales.

Sistemas Mapleson E & F

Los sistemas Mapleson E y F son sistemas de sin válvula que ofrecen baja resistencia a la ventilación y por lo tanto se utilizan en pacientes pediátricos hasta 30kg. Ambos sistemas tienen el flujo de gas fresco cerca del paciente, conectados a un tubo abierto. En el sistema Mapleson F, hay un bolsa de reservorio doble al final de este tubo.

Durante la inspiración, el paciente inhala el gas fresco directamente del flujo de gas fresco y del acumulado en la tubería. El paciente entonces exhala gas del espacio muerto seguido por el gas que se ha utilizado en el intercambio de gases. Durante la pausa espiratoria, la presión por el flujo de gas fresco empuja todo este gas expirado del tubo abierto. En el sistema Mapleson F, este gas mixto recoge en la bolsa de reservorio. Se necesita una tasa de flujo de gas de 2 a 3 veces el volumen minuto para evitar la reinhalación.

Estos sistemas tienen algunas desventajas. Puesto que no hay válvula APL, no es posible compactar el gas a desechar: asi que se descarta directamente en el ambiente del quirófano. Además, no es posible generar presión positiva en el sistema Mapleson E, que significa que no se puede utilizar el CPAP. Además, la falta de bolsa de reservorio dificulta ventilación manual de estos pacientes.

SISTEMAS CÍRCULARES

Un sistema de círculo mejora la eficacia del suministro de gas anestésico mediante el reciclaje de gas espirado desde el paciente y reduciendo los requerimientos de flujo de gas fresco .

Figura 2: Un sistema de círculo ó circulares

El flujo de gas fresco sale de la máquina anestésica y pasa al paciente a través de una válvula unidireccional durante la inspiración. Durante la espiración, los gases eliminados por el paciente pasan a través de una válvula unidireccional (la válvula APL), luego en la bolsa reservorio (o ventilador). Antes de que este gas expirado se mezcle con el flujo de gas fresco y sea entregado al paciente, pasa por la cal sodada, y absorbe el dióxido de carbono. Inicialmente, se requiere un flujo de gas fresco alto para llenar el sistema de ventilacion con la mezcla deseada y equilibrar el sistema, después de lo cual se puede utilizar un caudal mínimo de 0,5 litros por m se requiere inuto.

Un sistema circular puede ser cerrado o semi-cerrado. En un sistema circular semi cerrado, la válvula APL se abre y permite al exceso de gas ser eliminado del sistema y reducir el riesgo de barotrauma. Sin embargo, el flujo de gas fresco relativamente alto permite utilizar un evaporador fuera de circuito (VOC) , que puede introducir un porcentaje mayor y más preciso de gas anestésico en la mezcla.

En un sistema circular cerrado, la válvula APL está completamente cerrada. Aunque este es sistema ventilatorio anestésico más eficaz, deja poco margen para el error del flujo de gas fresco para satisfacer los requerimientos exactos del paciente, y la cal de soda debe absorber todo el dióxido de carbono espirado. El flujo mínimo en este sistema sólo permite el uso de un vaporizador dentro del círcuito . Una descripción detallada de evaporadores está fuera del alcance de este artículo.

Uno de los componentes más importantes del sistema circular es la cal sodada. Se trata de una mezcla de hidróxido de calcio 80%, hidróxido de sodio 4% y 16% de agua. También contiene un tinte pH-sensible, que indica cuando se han agotado los gránulos. Los gránulos de cal sodada se describen como acoplamiento de 4-8, que significa que cada gránulo cabrá a través de una malla que tiene 4 orificios por pulgada, pero no uno que tiene 8. Se produce la siguiente reacción exotérmica:

Hechos importantes a destacar en sistemas circulares:

• Las válvulas unidireccionales pueden atascarse por el vapor de agua dentro del sistema llevando a un incremento de espacio muerto.
• Las válvulas unidireccionales aumentan la resistencia a la respiración en el sistema.
• Cuanto menor sea el flujo de gas fresco, más tiempo tarda en ocurrir los cambios realizados en la mezcla de gas anestésico.
• Es esencial monitorizar la composición del gas dentro del círcuito.
• El uso de Sevoflurano con caudales bajos por debajo de 1 litro/minuto puede generar el compuesto A por reacción con la cal sodada. Aunque esto es nefrotóxico en modelos de rata no existe ninguna evidencia de daño en los seres humanos.
• Uno debe familiarizarse con el color del tinte de la cal pH-sensible ya que los diferentes fabricantes utilizan colores diversos para indicar que se ha agotado la cal de soda.

La distribución irregular de gránulos de cal sodada en el envase provoca que el gas fluye irregularmente. y reduce la eficiencia de la cal de soda.

Figura 3: Resumen de ventajas y desventajas de distintos sistemas de respiración

RESPUESTAS A PREGUNTAS

1. En el manejo de un 70 kg paciente de respiración espontánea, los siguientes flujos de gas fresco sería suficientes para evitar la reinhalación
   a) Verdadero. Un paciente de 70kg tiene un volumen de 7ml/kg multiplicado por una frecuencia respiratoria de
   12, dando 5,8 litros por minuto. Un sistema Mapleson A requiere un flujo de gas fresco equivalente al volumen minuto para evitar la reinhalación
   b) Falso. Un sistema de agua es un sistema Mapleson C, que requiere de 1.5 a 2 veces el volumen minuto, que es de al menos 8,8 litros por minuto
   c) Verdadero. Un sistema de Bain es un coaxial D de Mapleson
   d) Verdadero. El sistema Mapleson B necesita un FGF de por lo menos 9 litros por minuto
   e) Falso. Pieza en T de Ree es un sistema Mapleson F, que requiere un flujo de gas fresco de 2 a 3 veces el volumen minuto para evitar la reinhalación.
2. En relación con sistemas de respiración Mapleson:
   a) Falso. El sistema de Bain es un coaxial D. de Mapleson Un sistema coaxial de Mapleson A también es conocido como un sistema de fuga.
   b) Verdadero. El sistema Mapleson D es más eficiente en pacientes ventilados
   c) Falso. El sistema Mapleson C se caracteriza por una válvula APL entre el flujo de gas fresco y el paciente. Los sistemas sin válvulas son los sistemas Mapleson D y E.
   d) Falso. Mientras que un sistema Mapleson E es solamente conveniente para el uso en pacientes hasta 30kg, es como una pieza en T de Ayre. La Pieza en T de Ree es un sistema Mapleson F
   e) Verdadero. La válvula de presión ajustable requiere una presión de 1cm H2O para abrirlo en su ajuste mínimo
3. Con respecto a los sistemas circulares:
   a) Verdadero. Inicialmente es necesario un caudal de gas fresco alto para equilibrar el sistema.
   a) Falso. El componente principal de cal sodada es hidróxido de calcio
   b) Verdadero. El compuesto A puede ser generado por la reacción de Sevoflurano con cal sodada en flujos bajos
   c) Verdadero. Si se atasca la válvula unidireccional, conduce a un aumento en el espacio muerto del sistema.
   d) Verdadero. Un sistema circular cerrado requiere un menor flujo de gas fresco que un sistema semi cerrado.