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Ventilación mecánica en pequeños animales

Cuándo se utiliza, cuáles son las técnicas que se usan y cómo calcular las necesidades

Durante la anestesia general, la ventilación mecánica se emplea en situaciones de hipoventilación, cirugía torácica y laparoscópica, aumento de presión intracraneal y en pacientes donde se usan bloqueantes neuromusculares.

Virginia García Sanz, Susana Canfrán Arrabé, Delia Aguado Domínguez
Dpto. Medicina y Cirugía Animal, UCM
Imágenes cedidas por las autoras

Durante la anestesia se produce hipoventilación debido al efecto depresor que los fármacos empleados tienen sobre la función respiratoria. Esto conduce a un intercambio gaseoso inadecuado en el pulmón, lo que da lugar a un aumento de la presión parcial de dióxido de carbono en sangre arterial (PaCO2) e hipoxemia si no se suplementa con oxígeno [1-3]. Como tratamiento de la hipoventilación bajo anestesia general se emplea la ventilación mecánica, cuyos objetivos son la buena oxigenación de los tejidos y el mantenimiento de la PaCO2 entre 35 y 45 mm Hg [4, 5].

Listado de abreviaturas
  • EtCO2: fracción de dióxido de carbono espirado.
  • PaCO2: presión parcial de dióxido de carbono en sangre arterial.
  • PEEP: presión positiva al final de la espiración.
  • PCV: modo ventilatorio controlado por volumen.
  • VCV: modo ventilatorio controlado por presión.

Cuándo usar la ventilación mecánica

Las principales indicaciones de la ventilación mecánica en anestesia son:

  • Hipoventilación grave: cuando la PaCO2 supera 60 mm Hg debido a una incapacidad del paciente para mantener un volumen minuto adecuado. La hipoventilación puede estar causada por alteraciones del centro respiratorio (por ejemplo, por depresión del mismo causada por fármacos anestésicos), neuropatías periféricas o fatiga de los músculos respiratorios [6]. Aunque por sí misma la hipercapnia constituye una indicación de la ventilación mecánica, puede asociarse con hipoxemia al reducir la presión parcial alveolar de oxígeno si no se suplementa con este gas [4, 7].
  • En pacientes con aumento de la presión intracraneal se recomienda ser más estricto en el mantenimiento de la normocapnia y aplicar la ventilación mecánica cuando los niveles de PaCO2 superen los 45 mm Hg, ya que los niveles de CO2 elevados aumentan el flujo sanguíneo cerebral [2, 4].
  • Empleo de bloqueantes neuromusculares.
  • Cirugía torácica, reparación de hernias diafragmáticas.
  • Cirugías laparoscópicas.

Conceptos básicos

Para entender las bases de la ventilación mecánica es necesario definir algunos conceptos de fisiología respiratoria:

  • Ventilación: movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones.
  • Volumen corriente o tidal: volumen de aire que entra y sale de los pulmones en cada ciclo respiratorio.
  • Volumen minuto: volumen de aire inspirado por minuto, es decir, el producto del volumen corriente y la frecuencia respiratoria.
  • Frecuencia respiratoria: número de respiraciones por minuto.
  • Ciclo respiratorio: secuencia de eventos que comprenden las fases inspiratoria y espiratoria de la ventilación.

Mecánica ventilatoria

El movimiento de gases entre la atmósfera y los pulmones depende del gradiente de presión entre la atmósfera y el alvéolo, así como de la resistencia al flujo y de la elasticidad del pulmón y la caja torácica.

Durante la ventilación espontánea, en la inspiración la expansión de la caja torácica realizada por los músculos respiratorios y la contracción del diafragma aumentan el tamaño de la cavidad pleural, haciendo que disminuya la presión intrapleural a valores subatmosféricos (negativos); esto genera un gradiente de presión desde la entrada de la vía aérea hacia el alvéolo. Por su parte, la espiración es un proceso pasivo que depende del retorno de la caja torácica y los pulmones a su posición de reposo, lo que reduce el tamaño de la cavidad pleural y aumenta la presión intrapleural y, con ella, la presión alveolar; de este modo se invierte el gradiente de presión y se favorece el movimiento del flujo de gas desde el alvéolo hacia el exterior [1, 8, 9].

Durante la ventilación mecánica, en la fase inspiratoria se fuerza la entrada del flujo de gas en el tubo endotraqueal hacia el pulmón haciendo que la presión sea mayor a nivel de la entrada de la vía aérea: por ello se habla de ventilación por presión positiva intermitente.

Cómo programar un ventilador

Parámetros que controlan la ventilación mecánica según el modo ventilatorio

Cada modo de ventilación puede definirse en función del tipo de ciclado y la secuencia de ventilación. La variable de ciclado o control se refiere al mecanismo que desencadena el inicio de la inspiración, que puede ser activada por el ventilador o por el esfuerzo inspiratorio del paciente, que es detectado a partir de un valor umbral de presión o flujo. Cuando el ventilador inicia un nuevo ciclo respiratorio la variable que lo desencadena es el tiempo. La mayor parte de los ventiladores suelen ser ciclados por tiempo, donde la duración de la inspiración viene determinada por la frecuencia respiratoria y/o el tiempo inspiratorio, pero a su vez pueden limitarse estableciendo un valor máximo de otras variables que participan durante el ciclo respiratorio, normalmente volumen o presión [8, 9].

Según el grado de participación del paciente durante el trabajo respiratorio, existen tres modalidades ventilatorias:

  • Obligatorias o controladas, en las que el paciente no participa en el trabajo respiratorio.
  • Asistidas o sincronizadas, donde la mayor parte del trabajo lo realiza el ventilador, pero sincronizado con el esfuerzo del paciente.
  • De soporte, donde el ventilador apoya cada ventilación iniciada por el paciente para aumentar el volumen corriente.

En esta revisión hablaremos solo de programación de modalidades controladas. Por su parte, la secuencia de ventilación puede ser obligatoria continua (todas las ventilaciones son controladas por el ventilador), obligatoria intermitente (con ventilaciones espontáneas entre las obligatorias) o espontánea continua (todas espontáneas).

A su vez se distinguen dos modalidades según los parámetros programados para determinar el ciclo respiratorio: por volumen y por presión:

  • En el modo ventilatorio controlado por volumen (VCV) durante la fase inspiratoria se alcanza el volumen corriente prefijado independientemente de la presión necesaria para ello, lo que en principio asegura la liberación de un volumen corriente constante al paciente [6, 10].
  • En el modo controlado por presión (PCV) durante la inspiración se alcanza la presión inspiratoria preestablecida, independientemente del volumen proporcionado, por lo que hay más probabilidad de suministrar un volumen corriente inadecuado [6, 10].

Cómo programar un ventilador por volumen

1° Volumen corriente

Inicialmente deben programarse 10 ml/kg, aunque debe tenerse en cuenta que en pacientes con compromiso respiratorio puede ser necesario ventilar con volúmenes corrientes bajos (6-8 ml/kg), y en aquellos con alta distensibilidad pulmonar con volúmenes más altos, de hasta 15 ml/kg [4]. En ocasiones se puede programar el flujo inspiratorio necesario para entregar el volumen corriente deseado, en lugar del volumen corriente directamente.

2° Frecuencia respiratoria

En un inicio deben programarse frecuencias respiratorias de entre 10 y 20 rpm en función de la frecuencia basal del paciente, que será inversamente proporcional a su tamaño. En cualquier caso deberá ajustarse para mantener la normocapnia, entendiendo como tal una fracción de CO2 espirado (EtCO2) de entre 35 y 45 mmHg, teniendo en cuenta que la concentración de CO2 en el gas espirado es normalmente 5 mmHg menor que la PaCO2. Por ejemplo, si el valor de EtCO2 es mayor de 45 mmHg, se deberán programar frecuencias respiratorias y/o volúmenes corrientes más altos [4].

3° Relación tiempo inspiratorio: espiratorio (I:E) o el tiempo inspiratorio

Inicialmente se recomienda programar una relación I:E de 1:2, que asegura un tiempo espiratorio suficiente para permitir el vaciado completo del pulmón antes del inicio del siguiente ciclo respiratorio, y evitar así el desarrollo de auto-PEEP [4, 11]. Es importante tener en cuenta que con frecuencias respiratorias altas debe reducirse el tiempo espiratorio (1:1) para permitir un correcto llenado alveolar, y viceversa. Otros ventiladores permiten programar el tiempo inspiratorio, que será directamente proporcional al tamaño del paciente, aunque suele programarse de forma que sea suficiente para permitir una adecuada distribución del gas en el pulmón pero sin prolongarse en exceso para no mantener la presión intratorácica positiva demasiado tiempo [4-6, 11].

4° Pausa inspiratoria

Al final de la inspiración puede programarse una pausa inspiratoria, si el ventilador cuenta con esa opción, que corresponde a un porcentaje del tiempo inspiratorio (10-30 %) durante el cual el flujo cesa pero la válvula espiratoria permanece cerrada para mantener la presión en la vía aérea. Esto da como resultado una mayor eficiencia del intercambio gaseoso [8, 12, 13].

5° Presión inspiratoria máxima

Como mecanismo de seguridad debe programarse una presión inspiratoria máxima. Normalmente se sitúa en 8-15 cm H2O y no debe exceder de 20 cm H2O para garantizar la seguridad del paciente [2, 4, 14].

Cómo programar un ventilador por presión

En este modo se establece una presión inspiratoria (6-15 cm H2O), a la cual se llega en cada ventilación, que se ajusta para proporcionar al paciente el volumen corriente deseado. Algunos modelos permiten programar un flujo inspiratorio (5-20 l/min) que determina, junto con el tiempo inspiratorio, la velocidad con que el ventilador suministra el volumen corriente. Flujos altos empeoran la distribución del gas inspirado, mientras que flujos lentos mejoran el llenado alveolar a expensas de prolongar el tiempo inspiratorio [13]. En algunos modelos de ventiladores el flujo inspiratorio es fijo y no puede modificarse, o se regula automáticamente.

Los parámetros de frecuencia respiratoria y relación I:E se programan igual que en el modo VCV.

Actualmente, la mayoría de los ventiladores permiten programar una presión positiva al final de la espiración (PEEP), tanto en la ventilación controlada por volumen como en la controlada por presión, que mantiene una presión preestablecida en la vía aérea al final de la espiración con el fin de prevenir el colapso alveolar. Los valores de PEEP se programan habitualmente por debajo de 5 cm H2O. No obstante, en medicina humana se ha puesto en entredicho su uso sin una maniobra de reclutamiento pulmonar previa.

Ejemplo de los parámetros ventilatorios que se pueden programar en el modo controlado por volumen.

Monitorización de la ventilación mecánica

La monitorización de la ventilación mecánica debería incluir, al menos, medición del EtCO2 o capnografía y medición de la pulsioximetría. Además, la función cardiovascular debe monitorizarse mediante electrocardiograma continuo y medición de la presión arterial. En casos concretos podría ser recomendable también realizar gasometría arterial [4].

Asimismo, la mayoría de los ventiladores ofrecen una representación gráfica de los cambios de presión y flujo (los más modernos también de volumen) a lo largo de cada ciclo respiratorio, que permiten detectar problemas en el ventilador o en el paciente. Para monitorizar estos cambios a través del análisis e interpretación de las curvas que ofrece el ventilador es necesario hacer una revisión básica de ellas [8,15]:

Curva presión-tiempo

En el modo VCV la presión se incrementa bruscamente al inicio de la inspiración debido a la resistencia de las vías aéreas y aumenta en línea recta hasta que se alcanza la presión pico o máxima, cuando el ventilador ha liberado el volumen corriente programado. Como el ventilador deja de suministrar flujo se elimina el componente de presión debido a la resistencia de la vía aérea al flujo y la presión disminuye rápidamente hasta la presión meseta o plateau. Durante la espiración la presión cae hasta alcanzar de nuevo el nivel de PEEP (figura 1A).

En el modo PCV la presión aumenta rápidamente desde niveles bajos de presión (presión atmosférica o PEEP) hasta que se alcanzan los valores de presión inspiratoria, que permanecen constantes durante el tiempo inspiratorio programado. La caída en la presión durante la fase espiratoria sigue la misma curva que en el modo VCV, manteniéndose al nivel de PEEP hasta el siguiente ciclo respiratorio (figura 1B).

Figura 1. Curvas presión-tiempo en el modo controlado por volumen (A) y por presión (B).

Curva flujo-tiempo

Durante la inspiración la forma de la curva depende del modo de ventilación seleccionado. En el modo VCV el flujo aumenta rápidamente y permanece constante hasta que el volumen corriente programado ha sido entregado durante el tiempo inspiratorio establecido, lo que se traduce en un trazado rectangular. En la pausa inspiratoria el flujo cae rápidamente a cero y se inicia el flujo espiratorio, que alcanza un máximo y bajo condiciones normales disminuye hasta cero (figura 2A).

En el modo PCV al inicio de la inspiración el flujo alcanza su valor máximo y luego cae de forma constante hasta llegar a cero, adquiriendo la curva una forma triangular característica de flujo decelerado (figura 2B).

Figura 2. Curvas flujo-tiempo en el modo controlado por volumen (A) y por presión (B).

Problemas detectables en curvas

Curvas

Curva presión-tiempo

Un aumento de la resistencia en la vía aérea conduce a un aumento de la presión pico, mientras que un incremento de las presiones pico y meseta en la misma medida refleja una disminución de la distensibilidad pulmonar (figuras 3A y 3B). Esto es solo detectable en ventilación controlada por volumen, ya que en la controlada por presión no se modificará la presión suministrada, que está predefinida por nosotros.

Figura 3. Detección de problemas en la curva de presión-tiempo del modo controlado por volumen.

Curva flujo-tiempo

Un aumento de la resistencia en la fase espiratoria (obstrucción del tubo endotraqueal, broncoespasmo) conduce a una curva de flujo espiratorio con una reducción del pico de flujo espiratorio y una pendiente más prolongada, observable en ambos modos ventilatorios (figura 4A).

En el modo ventilatorio controlado por presión esta curva es además muy útil para ajustar correctamente el tiempo inspiratorio. Si el flujo inspiratorio no cae a cero antes de que comience el flujo espiratorio significa que el tiempo inspiratorio es insuficiente para suministrar el volumen corriente deseado (figura 4B). Por el contrario, si se observa una fase de flujo cero el tiempo inspiratorio es demasiado largo (figura 4C). Asimismo, si el flujo espiratorio no llega a cero significa que el tiempo espiratorio no es suficiente para permitir una exhalación completa (auto-PEEP o atrapamiento aéreo) (figura 4D).

Figura 4. Detección de problemas en la curva de flujo-tiempo de ambos modos ventilatorios.

Bucles

Además de estas curvas, algunos ventiladores también representan bucles, trazados continuos que típicamente enfrentan la presión o el flujo frente al volumen en cada ciclo respiratorio.

Bucle presión-volumen

En ventilación espontánea podemos observar un bucle vertical y estrecho que se dirige en el sentido de las agujas del reloj con valores de presión negativos debido al esfuerzo inspiratorio del paciente (figura 5A). En ventilación mecánica, en el modo VCV el bucle se dirige en sentido contrario y su punto inicial dependerá del nivel de PEEP aplicado. En la fase inspiratoria se observa un incremento rápido de la presión por unidad de volumen que adquiere una forma exponencial hasta la presión de apertura del pulmón, representada por el punto de inflexión inferior, a partir del cual continúa como una línea recta. Si se alcanzan los límites de distensibilidad del pulmón la presión por incremento de volumen aumenta de nuevo hasta el punto de inflexión superior. El valor máximo de presión alcanzado corresponde a la presión inspiratoria pico y el valor máximo de volumen al volumen corriente entregado (figura 5B). En el modo PCV el bucle es más cuadrado ya que la presión se mantiene constante durante la fase inspiratoria. Si trazamos una línea entre el comienzo y el final de la inspiración, la pendiente de dicha línea corresponde a la distensibilidad. Si esta está disminuida la pendiente de la rama inspiratoria del bucle se desplaza hacia la derecha y abajo (figura 5C). Si se desplaza a la derecha pero no disminuye la pendiente indica una mayor resistencia en la vía aérea, resultando en un ensanchamiento del bucle (figura 5D). Si se observa un aplanamiento de la porción superior de la rama inspiratoria adoptando una forma de “pico de ave”, puede indicar sobredistensión por entrega de un volumen corriente excesivo (figura 5E). Por ello, se recomienda ventilar al paciente dentro del área comprendida entre ambos puntos de inflexión, de forma que se apliquen PEEP por encima del punto de inflexión inferior para superar la presión de apertura pulmonar y evitar el colapso de los alvéolos, y volúmenes corrientes por debajo del punto de inflexión superior para evitar el daño pulmonar.

Figura 5. Bucle presión-volumen en ventilación espontánea (A) y en ventilación mecánica controlada por volumen (B) y diferentes cambios en su morfología (C, D, E).

Bucle flujo-volumen

Típicamente el flujo inspiratorio se representa encima del eje horizontal y el espiratorio debajo, aunque esta disposición puede variar en función del ventilador (figura 6A). Este bucle se suele emplear para evaluar cambios en la resistencia de las vías aéreas a partir de variaciones en la forma de la rama espiratoria del bucle, pues es la que depende del paciente. Un aumento de la resistencia, como ocurre en pacientes con secreciones respiratorias, origina oscilaciones en la rama de flujo espiratorio, resultando en una forma típica de “dientes de sierra” (figura 6B). Una disminución de la resistencia, como ocurre cuando hay fugas de gas, puede ser reconocida por un hueco entre el final del flujo espiratorio y el inicio del inspiratorio, ya que el bucle no se cierra debido a la pérdida de volumen durante la espiración (figura 6C).

Figura 6. Bucle flujo-volumen del modo controlado por volumen (A) y diferentes cambios en su morfología (B, C).

Efectos secundarios de la ventilación mecánica

La ventilación mecánica puede tener efectos indeseables en el paciente a nivel hemodinámico y pulmonar.

Hemodinámicos

Genera una presión intratorácica positiva que disminuye el retorno venoso y el gasto cardiaco, lo que se ve favorecido especialmente por tiempos inspiratorios prolongados, así como por el empleo de altos niveles de PEEP, sobre todo en pacientes hemodinámicamente inestables con hipovolemia [4, 5, 16].

Pulmonares

Se han descrito cuatro mecanismos de lesión pulmonar inducida por la ventilación mecánica:

  • Barotrauma: por la aplicación de presiones excesivas que pueden conducir a la rotura de alvéolos.
  • Volutrauma: por la entrega de volúmenes corrientes excesivos que rompen la pared alveolar por sobredistensión.
  • Atelectrauma: debido a la apertura y cierre repetitivos de las unidades alveolares cuando se ventila con volúmenes corrientes bajos.
  • Biotrauma: por la liberación de mediadores inflamatorios que pueden causar lesión pulmonar directa o indirecta, además de conducir a un fallo multiorgánico y muerte [13,17].

Por todo ello, debemos mantener un estado hemodinámico aceptable en el paciente, así como asegurar una ventilación con volúmenes corrientes y presiones inspiratorias adecuados, que eviten o reduzcan el riesgo de efectos secundarios de tipo hemodinámico o pulmonar.

Bibliografía

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3. Tusman G, Bohm SH. Prevention and reversal of lung collapse during the intra-operative period. Best Pract Res Clin Anaesthesiol 2010; 24(2):183-97.
4. Hopper K, Powell LL. Basics of mechanical ventilation for dogs and cats. Vet Clin North Am Small Anim Pract 2013; 43(4): 955-69.
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13. Ramos LA, Benito S. Fundamentos de la ventilación mecánica. 2012, Barcelona: Marge Médica Books. 257.
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16. Chambers D, Huang C, Matthews G. Venous system. In: Chambers D, Huang C, Matthews G, eds., Basic Physiology for Anaesthetists (1 ed.). Cambridge University Press: Cambridge, UK, 2015, 158-160.
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    Últimos comentarios de los lectores (1)

    6565 | Milton Lara - 06/06/2017 @ 17:45:33 (GMT+1)
    Muy técnica la información, en verdad a la mayoría de veterinarios nos hace falta aprender mas del tema.

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