Emprego da ventilação mecânica com pressão controlada em circuito circular de anestesia para pacientes de baixo peso: estudo experimental

Empleo de la ventilación mecánica con presión controlada en circuito circular de anestesia para pacientes de bajo peso: estudio experimental

Resumos

BACKGROUND AND OBJECTIVES: Pediatric low flow anesthesia requires adequate equipment which, when available, is extremely expensive, thus seldom used. This study aimed at evaluating low flow anesthesia in rabbits using a closed rebreathing circuit in a new pediatric pressure controlled ventilator for anesthesia. METHODS: Ten rabbits were randomly assigned to two groups. Group I individuals were ventilated with the airway pressure limit set to 15 cmH2O, while in group II the setting was 20 cm H2O. Anesthesia was induced with muscular xylazine (10 mg.kg-1) and ketamine (25 mg.kg-1), followed by maintenance with isoflurane after tracheal intubation. After 20 minutes, 0.1 mg.kg-1 intravenous pancuronium was administered and controlled ventilation was established. Ventilator parameters were: RR - 30 mpm, I:E ratio 1:2.5 and inspiratory time 0.6 sec, in addition to plateau pressures. Fresh gas flow was 300 ml.min-1 (total). Parameters were collected every 20 minutes for one hour and data were submitted to analysis of variance for repeated measures (p < 0.05). RESULTS: Re-inhaled CO2 decreased significantly in group II from an initial value of 15 mmHg during spontaneous ventilation to a mean value of 2.4 mmHg during controlled ventilation. In group I, the drop was from 19.2 mmHg (initial) to 3.6 mmHg. Comparing both groups, significant differences were observed in venous pH, PaCO2, PvO2 and a slight difference between MBP and DBP. The 15 cmH2O group showed important respiratory acidosis, while the 20 cmH2O had normal pH and PaCO2 values. Since expired volume values were similar in both groups, such differences in pH and blood gases observed could be related to low pH levels seen in group I. Each animal consumed a mean value of 2 ml isoflurane during the 120 minutes of the study. CONCLUSIONS: With proper equipment, it is possible to use low flow anesthesia with pressure controlled ventilation and closed system in very low weight patients.

ANIMAL; EQUIPMENTS; VENTILATION

ARTIGO DIVERSO

Emprego da ventilação mecânica com pressão controlada em circuito circular de anestesia para pacientes de baixo peso: estudo experimental^*

Empleo de la ventilación mecánica con presión controlada en circuito circular de anestesia para pacientes de bajo peso: estudio experimental

Denise Tabacchi Fantoni^I; Sandra Mastrocinque^II; Silvia Renata Gaido Cortopassi^III; Elton R. Migliatti^II; José Otávio Costa Auler Junior, TSA^IV

^IMédica Veterinária, Professora Livre Docente, FMVZ/USP

^IIMédico Veterinário, Aluno de Mestrado em Cirurgia, FMVZ/USP

^IIIMédica Veterinária, Professora Doutora, FMVZ/USP

^IVProfessor Titular da Disciplina de Anestesiologia, FM/USP

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A anestesia com baixo fluxo, em pacientes pediátricos, requer equipamentos adequados, no entanto, os disponíveis no mercado são de alto custo, o que limita o seu uso. Este estudo avaliou a anestesia com baixo fluxo em coelhos, empregando circuito fechado, modo de pressão controlada em novo ventilador pediátrico para anestesia (VPL-5000A-Vent-Logos).

MÉTODO: Dez coelhos foram distribuídos aleatoriamente, sendo que o grupo I foi submetido à pressão de 15 cmH₂O e o grupo II à de 20 cmH₂O. A anestesia foi realizada com xilazina (10 mg.kg^-1) e cetamina (25 mg.kg^-1) associados, por via muscular, seguida de manutenção com isoflurano, após intubação orotraqueal. Após 20 minutos, administrou-se pancurônio (0,1 mg.kg^-1) por via venosa e a ventilação controlada foi iniciada. Os parâmetros ajustados no ventilador foram: FR 30 mpm, freqüência I:E 1:2,5 e tempo de inspiração 0,6 segundo, além das pressões de plateau. O fluxo de gases frescos empregado foi 300 ml (total). Os parâmetros foram coletados a cada 20 minutos durante uma hora. Os dados obtidos foram submetidos à análise estatística de variância para medidas repetidas (p < 0,05).

RESULTADOS: O CO₂ reinalado diminuiu significativamente no grupo II, de 15 mmHg, durante a ventilação espontânea, para um valor médio de 2,4 mmHg, durante a ventilação controlada. No grupo I, diminuiu de 19,2 mmHg (inicial) para 3,6 mmHg. Comparando-se os dois grupos, diferenças significativas foram encontradas em relação ao pH venoso, PaCO₂, PvO₂ e discreta diferença entre a PAM e PAD. O grupo de 15 cmH₂O apresentou importante acidose respiratória, enquanto o de 20 cmH₂O obteve valores normais de pH e PaCO_2. Uma vez que os valores de volume expirado entre os grupos foram semelhantes, tais diferenças entre pH e gases sangüíneos apresentados pelos grupos podem estar relacionadas aos baixos níveis de pH observados no grupo I. Verificou-se consumo médio de 2 ml de isoflurano por animal durante os 120 minutos de estudo.

CONCLUSÕES: Com equipamento adequado é possível empregar anestesia de baixo fluxo, ventilação com pressão controlada e circuito fechado em pacientes com peso muito baixo.

Unitermos: ANIMAL: coelho; EQUIPAMENTOS: sistema respiratório, circuito fechado; VENTILAÇÃO: mecânica

RESUMEN

JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: La anestesia con bajo flujo, en pacientes pediátricos, requiere equipamientos adecuados siendo caros los disponibles, y limitando su uso. Este estudio evaluó la anestesia con bajo flujo en conejos, empleando circuito cerrado, modo de presión controlada en nuevo ventilador pediátrico para anestesia (VPL-5000A-Vent-Logos).

MÉTODO: Diez conejos fueron distribuidos aleatoriamente, siendo que el grupo I fue sometido a presión de 15 cmH₂O y el grupo II a la de 20 cmH₂O. La anestesia fue realizada con xilazina (10 mg.kg^-1) y cetamina (25 mg.kg^-1) asociados, por vía muscular, seguida de manutención con isoflurano, después intubación orotraqueal. Después de 20 minutos, se administró pancuronio (0,1 mg.kg^-1) por vía venosa y la ventilación controlada fue iniciada. Los parámetros ajustados y el ventilador fueron: FR 30 mpm, frecuencia I:E 1:2,5 y tiempo de inspiración 0,6 segundo, además de las presiones de plateau. El flujo de gases frescos empleado fue de 300 ml (total). Los parámetros fueron colectados a cada 20 minutos durante una hora. Los datos obtenidos fueron sometidos a análisis estadística de variancia para medidas repetidas (p < 0,05).

RESULTADOS: El CO₂ reinhalado diminuyó significativamente en el grupo II, de 15 mmHg, durante la ventilación espontanea, para un valor medio de 2,4 mmHg durante a ventilación controlada. En el grupo I, de 19,2 mmHg (inicial) para 3,6 mmHg. Comparándose los dos grupos, diferencias significativas fueron encontradas en relación al pH venoso, PaCO₂, PvO₂ y discreta diferencia entre la PAM y PAD. El grupo de 15 cmH₂O presentó importante acidosis respiratoria, en cuanto el de 20 cmH₂O obtuvo valores normales de pH y PaCO_2. Una vez que los valores de volumen expirado entre los grupos fueron semejantes, tales diferencias entre pH y gases sangüíneos presentados por los grupos pueden estar relacionadas a los bajos niveles de pH observados en el grupo I. Se Verificó consumo medio de 2 ml de isoflurano por animal durante los 120 minutos de estudio.

CONCLUSIONES: Con equipamiento adecuado es posible emplear anestesia de bajo flujo, ventilación con presión controlada y circuito cerrado en pacientes con muy bajo peso.

INTRODUÇÃO

Nos últimos anos, tem surgido interesse crescente no emprego de circuitos circulares em crianças. O uso destes circuitos, associados a ventiladores de alta precisão, permite a utilização de fluxos menores de gases frescos, melhor conservação de umidade e calor e, sem dúvida alguma, menor consumo de anestésico e poluição do centro cirúrgico ¹. Outro grande benefício é a possibilidade de utilização de diferentes modalidades ventilatórias e recursos, como pressão expiratória final positiva (PEEP), presentes nestes equipamentos que, certamente, são necessários nos pacientes de alto risco. No entanto, em nosso meio, a anestesia do paciente pediátrico tem sido um desafio para o anestesiologista devido à falta de equipamento adequado.

Em muitos centros, os circuitos sem reinalação, como os circuitos de Bain ou Mapleson D, são ainda amplamente usados em pediatria, sendo a ventilação controlada realizada manualmente. Nestes circuitos, fluxos altos de gases frescos são empregados, o que acarreta grande consumo de anestésico e poluição do ambiente. Outra grande desvantagem desta prática é a falta de monitorização precisa de parâmetros, como volume expirado, pressão de vias aéreas, entre outros.

Um dos grandes empecilhos para o emprego dos ventiladores e circuitos circulares de anestesia, disponíveis para adultos e que podem ser empregados nos pacientes de baixo peso, é o custo elevado dos mesmos. Também a possibilidade de realização da anestesia com baixo fluxo em crianças, seria outra grande vantagem dos novos equipamentos disponíveis no mercado.

O objetivo do presente estudo foi avaliar um equipamento de anestesia com circuito circular fechado, utilizando modo ventilatório ciclado a tempo com pressão-controlada e emprego de baixo fluxo de gases frescos. Para isto, utilizou-se animais de pequeno porte (coelhos), no intuito de se verificar a eficácia deste equipamento na ventilação durante a anestesia.

MÉTODO

Foram utilizados 10 coelhos, machos e fêmeas, pesando entre 3,5 e 5 kg. A anestesia foi realizada com o emprego de xilazina (10 mg.kg^-1) e cetamina (25 mg.kg^-1) administrados por via muscular e para indução anestésica empregou-se o isoflurano via máscara. Procedeu-se à intubação orotraqueal com sonda de Magill com balonete (2,5 a 3,0 mm de diâmetro interno). A anestesia foi mantida com isoflurano em 100% de oxigênio. Durante 20 minutos os animais permaneceram em ventilação espontânea até a estabilização no equipamento de anestesia. A artéria marginal e veia da orelha foram cateterizadas para monitorização da pressão arterial e administração de fluidoterapia (Ringer com lactato, 2 ml.kg.h^-1) e fármacos, respectivamente. Em seguida, administrou-se pancurônio (0,1 mg.kg^-1) e iniciou-se a ventilação controlada por período de 60 minutos, realizada no modo ciclado a tempo na modalidade pressão controlada. Os parâmetros ajustados no ventilador foram: freqüência respiratória de 30 movimentos por minuto, relação I:E de 1:2,5 e tempo inspiratório de 0,6 segundos. O fluxo de gases frescos empregado foi de 300 ml.min^-1 em fluxômetro não calibrado por pressão. Os animais foram então distribuídos aleatoriamente em dois grupos de cinco animais cada. No grupo I (G15), a pressão de pico empregada foi de 15 cmH₂O, enquanto que no grupo II (G20) empregou-se 20 cmH₂O. O fluxo de gás ajustado no ventilador foi aquele suficiente para gerar curva de pressão quadrada condizente com a modalidade desejada.

Para avaliação da adequação da ventilação mensurou-se de forma contínua a concentração de dióxido de carbono no ar expirado, a FiO₂, a saturação periférica de oxigênio da hemoglobina, realizando-se ainda exames seriados do pH, gases sangüíneos e bicarbonato plasmático.

Através de monitor de ventilação, mensurou-se também o volume inspirado e expirado, o volume minuto, pressão de pico, platô e média, bem como a complacência pulmonar. Este monitor assegurou a modalidade respiratória empregada através da visualização das curvas de pressão. Para monitorização da anestesia avaliou-se, continuamente, a concentração inspirada e expirada de isoflurano, o eletrocardiograma e a pressão arterial.

Para este estudo, utilizou-se um sistema pneumático de controle de fases inspiratória e expiratória, ciclado a tempo, que apresenta como controles: fluxo, tempo inspiratório, tempo expiratório, pressão máxima e PEEP, além de um alarme que detecta desconexão ou ausência de ciclo.

O sistema está formado por quatro subconjuntos (Figura 1):

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1) Um automático de ciclagem a tempo com limite de pressão;

2) Um sistema tipo “Bag in a Bottle”;

3) Um conjunto formado por uma combinação de válvulas que permite ao aparelho funcionar com respiração controlada (mecânica ou manual) ou espontânea, e;

4) Um reservatório de absorvedor de gás carbônico.

Durante a fase expiratória uma pressão subatmosférica age entre a bolsa reservatório interna (7) e a campânula (8), permitindo que ela se encha da mistura gasosa, após passar pela válvula unidirecional (1). Uma outra válvula unidirecional (2) impede que o volume expirado pelo paciente retorne à bolsa (7).

Durante a fase inspiratória, um volume de gás (gerado pelo fluxo no tempo inspiratório) comprime a bolsa reservatório interna (7). A velocidade desta compressão é proporcional ao ajuste do fluxo, que deve mimetizar uma compressão manual. A válvula unidirecional (1) fecha e a válvula (2) se abre, permitindo que o conteúdo da bolsa (7) se dirija ao paciente.

Uma válvula expiratória (3) sustenta o volume corrente até que a pressão da via aérea, previamente ajustada (pressão inspiratória máxima), seja atingida.

A partir deste ponto, o volume excedido escapa, abrindo e ultrapassando a válvula unidirecional (4), e pode se dirigir:

a) para a bolsa reservatório externa (6);

b) para a atmosfera ou sistema anti-poluição, se a bolsa reservatório externa (6) estiver cheia, através da válvula pop-off (5);

c) diretamente para a atmosfera se o sistema estiver aberto.

A colocação de um fluxo adicional de gases (FAG) entre as válvulas (1) e (2) permite que a segunda se mantenha aberta, qualquer que seja o FAG e desde que a bolsa reservatório interna (7) se encontre cheia. Essa particularidade permite ao pequeno paciente ventilar sem resistência.

Durante a fase expiratória, a bolsa reservatório interna (7) se enche, captando a mistura gasosa proveniente da bolsa reservatório externa (6), bem como do volume expirado pelo paciente (após passar pelo absorvedor de gás carbônico). Se o sistema for sem absorção de gás carbônico, ocorre a aspiração de ar da atmosfera.

A válvula (9) tem como finalidade conectar a parede externa da bolsa reservatório interna (7) com a atmosfera e isso acontece com o aparelho desligado (respiração espontânea e controlada manual). Esta, também serve como válvula de segurança do sistema “Bag in a Bottle”, não permitindo que a pressão neste ponto ultrapasse a 80 cmH₂O.

Para se medir, corretamente, a pressão de boca aproveitou-se o ramo expiratório, sendo a pressão medida antes da válvula (3). Esta medida não aufere a pressão resistiva da passagem do fluxo pela via inspiratória.

O sistema transforma-se em “sem absorção” de gás carbônico no momento em que um ou os dois tubos corrugados (10 e 11), que conectam o ventilador ao sistema absorvedor, forem desconectados. Este procedimento poderá ser realizado quando se desejar um despertar mais rápido.

O aparelho permite a ventilação mandatória intermitente, para tanto basta aumentar o tempo expiratório.

Os resultados obtidos foram analisados através de programa computacional (INSTAT), sendo os dados submetidos à análise de variância ANOVA e empregado-se o tese t de Student para comparação das médias dos diferentes grupos avaliados. O nível de significância estabelecido para os testes realizados foi de 5%.

RESULTADOS

Os resultados obtidos nos dois grupos experimentais estão apresentados nas tabela I, tabela II e tabela III. Não foi verificada diferença significativa entre os grupos experimentais no que alude aos valores obtidos no momento controle e os da ventilação espontânea.

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Durante a ventilação espontânea, em ambos os grupos, verificou-se altos valores de dióxido de carbono inspirado e expirado. Com a instituição da ventilação controlada, verificou-se incremento da ventilação, fato constatado através da normalização do P_ETCO₂. O CO₂ inspirado diminuiu, mantendo-se em valores compatíveis com a adequação da ventilação. As pressões das vias aéreas e os volumes inspirado e expirado sofreram aumentos significativos durante a ventilação controlada em relação à ventilação espontânea.

Na análise comparativa realizada entre os dois grupos experimentais, os únicos valores que diferiram de forma significativa foram aqueles referentes à PaCO₂, PvO₂ e PvCO₂, bem como o pH venoso. O grupo ventilado com 20 cmH₂O apresentou os menores valores da PaCO₂ (Figura 2) e PvCO₂ e os maiores valores da PvO₂ e pH. No que concerne aos valores da freqüência cardíaca e pressão arterial, não foram verificadas diferenças significativas entre os dois grupos ou entre as avaliações realizadas previamente à instituição de ventilação controlada com aquelas obtidas após seu início.

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Durante o tempo de avaliação da ventilação controlada, o consumo de isoflurano foi de 2 ml por animal.

Após 90 minutos de anestesia, o isoflurano foi descontinuado, os animais extubados, não sendo observadas intercorrências.

DISCUSSÃO

A falta de confiabilidade e de equipamentos de anestesia adequados para ventilação têm, historicamente, limitado o uso de técnicas de baixo fluxo em pediatria no nosso meio. Este conceito estende-se à anestesia veterinária em animais de pequeno porte, bem como em anestesia pediátrica “lato senso”. Existem várias definições para baixo fluxo, uma delas refere-se à utilização de 0,5 a 1 L.min^-1 de fluxo de gases frescos, enquanto que aquela com fluxo mínimo implica o uso de valores inferiores a 0,5 L.min^{-1 1}. Não se faz distinção por quilograma de peso. Recentemente, Tobin e col. ² avaliaram a eficiência de sistema circular com fole adulto para fornecer volume minuto em pulmão de teste infantil. Os autores demonstraram que quando o circuito circular adulto é usado na criança, a ventilação fornecida depende, fundamentalmente, da freqüência respiratória, pressão de pico inspiratória e complacência do pulmão sendo ventilado, mais do que o modo de ventilação usado, pressupondo que o uso de ventilador com circuito circular adulto na criança é factível. Igarashi e col. ³ também demonstraram em crianças que o emprego de circuito circular de anestesia com baixo fluxo (600 ml.min^-1) é muito viável.

No presente estudo, o emprego de circuito circular fechado com pressão controlada permitiu adequada ventilação e oxigenação de indivíduos de peso baixo, sem o uso inconveniente de fluxos altos de gases frescos e consumo de pequena quantidade do anestésico inalatório.

A modalidade de ventilação empregada permitiu que se alcançassem volumes expirados altos e adequados (VE), mesmo com emprego de sonda traqueal de pequeno diâmetro e freqüência respiratória constante em 30 movimentos por minuto. Tobin e col. ² em estudo experimental, verificaram que no pulmão com complacência normal, o diâmetro da sonda, a freqüência respiratória empregada e o valor de PEEP são fatores limitantes para se alcançar adequados volumes expirados. Entretanto, no presente estudo, apesar do fato de somente os valores de PEEP variarem ao empregar-se sonda 3,5 com freqüência respiratória de 30 movimentos por minuto, alcançaram-se volumes adequados de VE, fato comprovado pelos parâmetros de ventilação obtidos no decorrer do estudo. Em ventilação, especialmente em pediatria, as pressões resistivas podem comprometer a ventilação alveolar, principalmente se associada a variações súbitas da complacência. O grupo de animais ventilados com 20 cmH₂O mostrou claramente este fato.

Conceitualmente em anestesia com sistema circular, a ventilação alveolar depende da força motriz gerada pelo “ventilador”, sendo o fluxo de gases necessário apenas para carrear o agente anestésico e o oxigênio para as necessidades teciduais.

De acordo com as propostas atuais de anestesia com baixos fluxos de gases frescos, no presente estudo realizou-se anestesia com fluxo mínimo ^1,4,5, tendo em vista o fato de se empregar 300 ml.min^-1 de oxigênio. Apesar dos cálculos iniciais, nos quais se baseou a escolha do fluxo de gases empregados nas anestesias de baixo fluxo, advirem do consumo de oxigênio por quilograma de peso, nas definições da literatura não se leva em consideração o peso do paciente. Igarashi e col. ³ usaram 600 ml.min^-1 de gases frescos em pacientes pediátricos com peso médio de 16,4 kg para estudar a anestesia com fluxo baixo e sevoflurano, e Perkins e col. ⁶ utilizaram 800 ml.min^-1 para crianças com peso médio de 15 kg.

Várias vantagens da utilização de fluxos baixos de gases frescos podem ser citadas: redução da poluição da sala cirúrgica; maior umidificação e manutenção da temperatura dos gases inspirados, e; redução no consumo dos anestésicos usados ^1,4,5.

Baxter ⁵ relatou redução em 25% dos custos da anestesia ao reduzir o fluxo de gases frescos para 1 L.min^-1. Perkins e col. ⁶ observaram diminuição de aproximadamente 58% no gasto de isoflurano e Igarashi e col. ³ verificaram que o montante de sevoflurano empregado foi 1/7 do total usado durante anestesia com fluxos convencionais de oxigênio (6 L.min^-1). No presente estudo, o consumo de isoflurano foi de 2 ml para uma hora de anestesia. De acordo com Eger ⁷, o uso crescente da nova geração de anestésicos inalatórios, sevoflurano e desflurano, deverá aumentar ainda mais a tendência de se utilizar as técnicas de baixo fluxo. Estes anestésicos, por possuírem baixa solubilidade, fazem com que o paciente absorva pequena quantidade do vapor anestésico. Também, devido a sua baixa potência, há a necessidade de se trabalhar com pressões parciais elevadas no circuito de anestesia. Ao se usar altos fluxos de gases frescos, a maior parte do gás exalado é desperdiçada, sendo que elevadas concentrações do vapor anestésico terão que ser vaporizadas no circuito de anestesia para restabelecer as pressões parciais necessárias para a manutenção de plano anestésico adequado ^1,8. Por todos estes fatores, a única forma de se otimizar o uso destes novos agentes é empregando menor fluxo de gases frescos.

Na maior parte dos estudos que tratam da anestesia com baixo fluxo em crianças, os equipamentos de anestesia empregados são altamente sofisticados, o que certamente deve estar associado a um maior investimento por parte dos hospitais. No presente estudo, avaliou-se novo equipamento que se mostrou bastante seguro e de fácil manuseio na anestesia. Ao se despender menos na aquisição do equipamento, aliado à economia de anestésico, pode-se investir na compra de aparelhagem de monitorização de ventilação e gases anestésicos, mandatários para as anestesia com baixo fluxo de gases frescos.

Em conclusão, no presente estudo, a utilização do ventilador (VLL-5000), acoplado a fluxômetros e vaporizador convencional, mostrou-se eficiente e segura na troca gasosa, mantendo plano anestésico adequado na espécie sob investigação, permitindo inclusive a utilização de baixo fluxo de gases.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao Dr. Humberto do Val pela cessão do equipamento para o experimento, bem como as informações técnicas sobre o mesmo.

Apresentado em 29 de setembro de 2000

Aceito para publicação em 02 de março de 2001

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• 04. Baker AB - Low flow and closed circuits. Anaesth Intensive Care, 1994;22:341-342.
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Correspondência para:

Dr. José Otávio Costa Auler Junior

Rua Guarará, 538 Apto 151 Jardim Paulista

01425-000 São Paulo, SP

*

Recebido do Laboratório de Anestesiologia da Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia da Universidade de São Paulo

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  21 Mar 2011
• Data do Fascículo
  2001

Histórico

• Recebido
  29 Set 2000
• Aceito
  02 Mar 2001