Como evitar a formação de substâncias tóxicas durante a absorção de dióxido de carbono pela cal sodada com uso de anestésicos halogenados

Como evitar la formación de substancias tóxicas durante la absorción de dióxido de carbono por la cal sodada con uso de anestésicos halogenados

Resumos

BACKGROUND AND OBJECTIVES: Since the beginning, soda lime use has presented some complications which resulted in its difficult application. However major advantages such as decreasing fresh gas flow, anesthetic consumption and operating room pollution, and improving breathing system and airway humidity, have pushed research forward to improve it and assure the continuity of its use. Currently, there are problems with dehydration, increased temperature and metabolic degradation of halogenate agents, which require special care to prevent toxic substances formation. CONTENTS: There is a chain reaction as from dehydrated or dried out soda lime with very low percent volume of water. There is increased temperature, more halogenate anesthetic absorption by lime granules, followed by higher metabolic degradation of these agents' molecules and, as a consequence, the production of toxic substances, such as Compound A by reaction of hydroxides with sevoflurane. There is also carbon monoxide production by reaction of halogenate anesthetics and strong lime bases. Compound A is nephrotoxic and carbon monoxide may lead to hypoxia and severe coagulation problems. In addition to care with soda lime hydration it is possible to use it without strong bases, such as potassium and sodium hydroxides, with just calcium hydroxide to prevent excessive temperature increase and major metabolic degradation of halogenate anesthetics without impairing carbon dioxide absorption. CONCLUSIONS: Care should be taken to use the newest possible soda lime; and when it is exposed to environment (dry air) for many hours, such as during weekends (more than 48 hours) it is recommended to add distilled water in the ratio of 25 mL to 500 g of soda lime. Industry is currently well aware of lime composition problems so, soda lime containing exclusively calcium hydroxide and totally potassium and sodium hydroxide-free should be preferred.

EQUIPMENTS

ARTIGO DIVERSO

Como evitar a formação de substâncias tóxicas durante a absorção de dióxido de carbono pela cal sodada com uso de anestésicos halogenados^*

Como evitar la formación de substancias tóxicas durante la absorción de dióxido de carbono por la cal sodada con uso de anestésicos halogenados

Renato Ângelo Saraiva, TSA

Coordenador de Anestesiologia da Rede SARAH de Hospitais do Aparelho Locomotor

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A cal sodada desde o início do seu uso sempre apresentou algumas complicações que resultaram em dificuldade na sua aplicabilidade. No entanto, devido as grandes vantagens que oferecia em relação a redução do fluxo de gases frescos, despoluição da sala de cirurgia e umidificação do sistema de inalação e via aérea, fizeram com que continuassem as pesquisas para que pudesse ser melhorada e corrigida de forma que a continuidade da sua utilização fosse assegurada. Atualmente existe o problema da desidratação com elevação da temperatura e da degradação metabólica dos anestésicos halogenados que necessitam de cuidados especiais para evitar a formação de produtos tóxicos.

CONTEÚDO: Existe uma reação em cadeia a partir da cal sodada desidratada ou ressecada com baixos volumes percentuais de água. Há aumento da temperatura, maior absorção de anestésico halogenado para o interior do granulo de cal em seguida maior degradação metabólica das moléculas destes agentes e conseqüentemente a produção de substâncias tóxicas como o Composto A pela reação dos hidróxidos com o sevoflurano. Há também formação de monóxido de carbono produzido da mesma forma pela reação entre os halogenados e as bases fortes da cal. O composto A é nefrotóxico e o monóxido de carbono leva a hipóxia e alterações graves da coagulação do sangue. Além dos cuidados para a hidratação da cal sodada é possível usá-la sem conter as bases fortes como os hidróxidos de potássio e de sódio, contendo apenas hidróxido de cálcio para evitar excessivo aumento da temperatura e grande degradação metabólica dos halogenados sem prejudicar a absorção do dióxido de carbono.

CONCLUSÕES: Deve-se ter o cuidado em usar a cal sodada mais recente possível e quando ela fica exposta ao meio ambiente (ar seco) por muitas horas como por exemplo em um final de semana (mais de 48 horas) é recomendável colocar água, de preferência destilada, na relação de 25 ml para cada 500 g de cal. Atualmente a indústria está bem informada sobre o problema da composição da cal, então, deve-se preferir a cal sodada que tenha somente o hidróxido de cálcio e seja totalmente desprovida de hidróxido de potássio e hidróxido de sódio.

Unitermos: EQUIPAMENTOS: cal sodada

RESUMEN

JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: La cal sodada desde el inicio de su uso siempre presentó algunas complicaciones que resultaron en dificultad en su aplicabilidad. No entanto, debido a las grandes ventajas que ofrecía en relación a la reducción del flujo de gases frescos, despolución de la sala de cirugía y humidificación del sistema de inhalación y vía aérea, hicieron con que continuasen las pesquisas para que pudiese ser mejorada y corregida de forma que la continuidad de su utilización sea asegurada. Actualmente existe el problema de la deshidratación con elevación de la temperatura y de la degradación metabólica de los anestésicos halogenados que necesitan de cuidados especiales para evitar la formación de productos tóxicos.

CONTENIDO: Existe una reacción en cadena a partir de la cal sodada deshidratada o resecada con bajos volúmenes porcentuales de agua. Hay aumento de la temperatura, mayor absorción de anestésico halogenado para el interior del granulo de cal y en seguida mayor degradación metabólica de las moléculas de estos agentes y consecuentemente la producción de substancias tóxicas como el Compuesto A por la reacción de los hidróxidos con el sevoflurano. Hay también formación de monóxido de carbono producido de la misma forma por la reacción entre los halogenados y las bases fuertes de la cal. El compuesto A es nefrotóxico y el monóxido de carbono lleva a la hipóxia y alteraciones graves de la coagulación de la sangre. Además de los cuidados para la hidratación de la cal sodada es posible usar ésta sin contener las bases fuertes como los hidróxidos de potasio y de sodio, conteniendo apenas hidróxido de calcio para evitar excesivo aumento de la temperatura y grande degradación metabólica de los halogenados sin perjudicar la absorción del dióxido de carbono.

CONCLUSIONES: Se debe tener el cuidado en usar la cal sodada lo antes posible y cuando ella queda expuesta al medio ambiente (aire seco) por muchas horas como por ejemplo en un final de semana (mas de 48 horas) es recomendable colocar agua, de preferencia destilada, en la relación de 25 ml para cada 500 g de cal. Actualmente la industria está bien informada sobre el problema de la composición de la cal, entonces, se debe preferir la cal sodada que tenga solamente el hidróxido de calcio y sea totalmente desprovista de hidróxido de potasio e hidróxido de sodio.

INTRODUÇÃO

A absorção de dióxido de carbono no sistema respiratório do aparelho de anestesia permite que seja utilizado fluxo de gases fresco mais baixo para reduzir o consumo de anestésico, manter a temperatura corporal do paciente, conservar a umidade da via aérea e evitar poluição na sala de cirurgia.

Em trabalhos de Wilson ¹ e Waters ² há relatos que o primeiro uso da absorção de dióxido de carbono em anestesia foi em 1906 por um cirurgião alemão que utilizou um filtro do equipamento de salva-vidas de minas subterrâneas e a seguir o farmacologista Dennis Jackson em 1915 desenvolveu um filtro para a cal sodada que era à base de hidróxido de sódio e a absorção do dióxido de carbono resultava em grande aumento da temperatura. Por esta razão Wilson modificou a composição da cal que passou a ser à base de hidróxido de cálcio.

Em 1923, Ralph Waters começou a usar a absorção de dióxido de carbono rotineiramente, em anestesia e publicou os seus resultados em 1926 ³. Ele utilizou um filtro com capacidade de 500 ml próximo a boca do paciente. O fluxo de gás fresco era de 0,5 l.min^-1 e entrava na parte superior do filtro que se ligava com o tubo traqueal ou máscara facial. Na parte inferior do filtro era colocada uma bolsa respiratória. Este sistema era chamado "to and fro" traduzido como vai e vem.

A composição da cal sodada continua até hoje com a mesma constituição: hidróxido de cálcio 95%, hidróxido de sódio, 4,5% e sílica 0,2% para tornar a cal mais consistente e evitar a formação de pó.

Após esta mistura era adicionada água em volume de 10% a 22% (média de 15%). Sendo depois transformada em grânulos ⁴.

Posteriormente foi idealizada uma outra mistura para a cal sodada que continha hidróxido de potássio 1% hidróxido sódio 4%, sílica (pequenas quantidades cerca de 0,2%), água 14% a 19% e o restante para completar 100% hidróxido de cálcio ⁵.

A cal baritada contém 20% de hidróxido de bário, 1% de hidróxido de potássio, percentual de água menor do que a cal sodada (cerca de 8%), e hidróxido de cálcio para completar 100% ⁶.

Na tentativa de manter os grânulos mais resistentes a tornar-se pó foi introduzida a cal baritada que substitui parte (cerca de 20%) do hidróxido de cálcio por hidróxido de bário. No entanto esta produz maior aquecimento durante a absorção de dióxido de carbono ⁶.

São utilizadas pequenas quantidades de substâncias indicadoras que mudam de cor quando o pH diminui. O mais usado até hoje é o etil violeta que é incolor e torna-se violeta quando o pH fica abaixo de 10,3 ⁷.

O contato do dióxido de carbono com a cal sodada, produz, as seguintes reações:

Em uma 1ª fase o dióxido de carbono (CO₂) combina com a água (H₂O) na cal formando ácido carbônico (H₂ CO₃).

CO₂ ⁺H₂O ® H₂ CO₃

Em uma 2ª fase, o ácido carbônico reage com o hidróxido de sódio (OH Na) e o hidróxido de cálcio (OH)₂ Ca produzindo carbonato de sódio CO₃ Na₂ e carbonato de cálcio CO₃ Ca e liberando água.

2 NaOH + 2 H₂ CO₃ + Ca ( OH)₂® CaCO₃ + Na₂ CO₃ + 4H₂O

As reações do dióxido de carbono com a cal baritada se processam como segue ^8,9.

9 CO₂ + 9 H₂O ® 9H₂ CO₃

9 H₂ CO₃ + 9 Ca (OH)₂® 9 Ca CO₃ + 18 H₂O

H₂ CO₃ +2K OH ® K₂ CO₃ + 2 H₂O

9 H₂ CO₃ + 9 Ba (OH)₂® 9 Ba CO₃ + 18 H₂O

Como pode ser visto a água é componente importante nas reações de absorção do dióxido de carbono. Além de facilitar as reações químicas, a água diminui o contato direto entre os agentes anestésicos inalatórios halogenados com os hidróxidos e também com o dióxido de carbono. Quando este contato direto é prolongado e havendo participação de grande número de moléculas (concentrações elevadas de anestésicos) existe maior possibilidade de formação de outros compostos, inclusive o monóxido de carbono ¹⁰.

O homem adulto elimina cerca de 15 litros de óxido de carbono por hora que podem ser absorvidos por 70 g de cal, então 700 g de cal podem absorver 10 horas de CO₂ expirado e em 1000 g de cal poderá ser absorvido aproximadamente 14 horas de CO₂ expirado.

Sendo as reações do CO₂ com a cal reversíveis, parte considerável desta pode ser regenerada.

O período em que a cal é esgotada em um filtro com capacidade de 1000 g é de pelo menos 14 horas, isto, considerando um sistema fechado com fluxo de gases frescos igual ao consumo de oxigênio. Quando o fluxo de gás fresco é igual ou acima de volume minuto inspiratório a absorção de CO₂ pela cal é praticamente nula e em fluxos intermediários a absorção é também intermediária podendo o período de exaustão da cal ser o dobro ou até maior, de acordo com o fluxo.

O indicador mostra a exaustão da cal que deixa de ser branca e passa a ter a cor violeta, quando é usado o etil violeta. Havendo a reação de reversão, a cal volta a cor branca e pode ser usada por "algum" tempo até nova mudança de cor. Este tempo não pode ser precisamente determinado, deve ser observada a mudança da cor e também se está aquecendo que é um sinal da reação exotérmica entre CO₂ e a cal.

A reação entre o CO₂ e uma base forte como o hidróxido de sódio ou o hidróxido de potássio libera mais calor do que a reação entre o ácido carbônico (H₂CO₃) que é ácido fraco e as bases fortes, deste modo pode-se compreender a importância de uma certa quantidade de água capaz de fazer a primeira reação com o CO₂ e formar o ácido carbônico para prosseguir com a segunda reação com os hidróxidos de cálcio e sódio, eventualmente bário e potássio e formar os carbonatos.

A presença da água na cal tem importância também para evitar a absorção dos anestésicos halogenados para dentro dos grânulos o que poderia retardar a indução anestésica e também promover maior degradação metabólica destes agentes.

O contato dos anestésicos halogenados com a cal pode resultar na metabolização destes agentes. Há relatos desta ocorrência com todos os anestésicos em uso corrente halotano, isoflurano, desflurano e sevoflurano. O que sofre maior metabolização é o sevoflurano cujo produto maior de degradação é o composto A ^11,12.

Alguns fatores interferem na absorção e degradação destes agentes e de modo especial do sevoflurano; baixo fluxo de gás fresco, uso da cal baritada, alta concentração do agente, alta temperatura da cal (< 70ºC) e desidratação da cal ^13,14.

DEGRADAÇÃO DE ANESTÉSICOS HALOGENADOS PELA CAL SODADA

A cal sodada degrada os anestésicos inalatórios halogenados através de reações exotérmicas. O Composto A formado pela metabolização do sevoflurano é também um halogenado. Outra reação degrada o sevoflurano transformando em formaldeído ácido hidrofluorídico com formação de metanol a partir do formaldeído. O metanol combinando com o composto A forma o composto B que combinando com outros metabólitos e sendo desflorinado forma o composto C ^15-17.

Há relatos de que a absorção e metabolização dos anestésicos halogenados pela cal sodada aumenta quando o conteúdo de água diminui para valores abaixo de 10%. Da mesma forma a degradação destes agentes pela cal aumenta linearmente com o aumento da temperatura. Isto é bem observado com o sevoflurano ^17,18.

A primeira reação na absorção do CO₂ pela cal se processa entre este gás e a água formando o ácido carbônico que a seguir vai reagir com os hidróxidos de cálcio, sódio e potássio ou também de bário. Esta reação é exotérmica, no entanto há mais liberação de calor quando é feita entre o CO₂ e os hidróxidos.

O aumento da temperatura aumenta a metabolização dos halogenados e esta metabolização aumenta mais ainda esta degradação metabólica.

Além de produzir produtos tóxicos, o contato dos agentes halogenados com a cal sodada pode resultar na formação de monóxido de carbono (CO). Isto ocorre mais freqüentemente quando alguns destes fatores estão associados: uso de cal baritada, temperatura da cal elevada, cal desidratada, altas concentrações de anestésico e período prolongado da absorção ^19,20.

Níveis mais elevados de CO têm sido descrito com o uso de desflurano nas condições mencionadas. Estas condições tem sido preparadas deliberadamente em estudos experimentais. A literatura não relata casos clínicos sobre esta ocorrência com este agente.

Deve ser observado que a formação de produtos tóxicos como o composto A pode causar sérios danos ao organismo desde a lesão renal e hepática até a encefálica. No caso da liberação do monóxido de carbono, este pode combinar-se com a hemoglobina, impedindo a ligação desta com o oxigênio, prejudicando sensivelmente seu transporte levando o paciente a hipóxia que pode ser grave. A magnitude desta ocorrência clínica vai depender da quantidade de monóxido de carbono formada em um minuto em relação ao consumo de oxigênio do paciente.

A formação em grande escala de monóxido de carbono de 715 ml em 2 horas, corresponde a 6 ml.min^-1 que está próxima à metade do consumo de oxigênio do recém-nascido de 3 kg que é aproximadamente 12 ml.min^-1, CO nesta quantidade pelo contato de anestésico com a cal só é obtida experimentalmente.

Deve ser observado que o risco maior de intoxicação pelo CO com uso de halogenados e cal sodada é sempre maior em crianças ou adulto de baixo peso com pequeno consumo de oxigênio.

Wissing ²¹, relatou dois casos que ocorreram na Alemanha com uso de sevoflurano ²². Coincidentemente este agente é um dos que menos forma CO em contato com a cal sodada como descrito em trabalho experimental desenvolvido com todos os halogenados em uso atualmente ²¹.

A intoxicação pelo monóxido de carbono passa facilmente desapercebida porque ocorre muito rapidamente, o CO tem cerca de 200 vezes mais afinidade pela hemoglobina do que o oxigênio. Esta combinação (HbCO) forma um pigmento cor-de-rosa semelhante a oxihemoglobina (HbO₂), desloca a curva de saturação para esquerda e apresenta repercussões clínicas como taquicardia e aumento do tempo de coagulação do sangue. Estas alterações podem aparecer com baixas taxas de saturação de HbCO, cerca de 4% a 8% ^21,23.

Desde o inicio do seu uso, a cal sodada apresentou algumas complicações que resultaram em dificuldade, no entanto as grandes vantagens que oferecia em relação à redução do fluxo de gases frescos, despoluição da sala de cirurgia e umidificação do sistema de inalação fizeram com que continuassem as pesquisas para que pudesse ser melhorada e corrigida de forma que a continuidade da sua utilização fosse assegurada.

A falta de hidróxido de cálcio ou a grande predominância de hidróxido de sódio produzia calor excessivamente, sendo necessário a correção na sua composição que passou a ter mais hidróxido de cálcio e bem menos hidróxido de sódio e também hidróxido de potássio.

Outra dificuldade foi a adição correta da quantidade de água até que ficou estabelecido o valor percentual ideal entre 14% e 21%.

Atualmente existem duas preocupações básicas em relação a composição da cal com objetivo de evitar a formação de substâncias tóxicas, quando se usa os anestésicos halogenados.

Inicialmente deve-se pensar na maneira correta de se usar a cal suficientemente hidratada.

A presença adequada da água na cal, ou seja, nas quantidades recomendadas, dificulta a absorção do anestésico para o interior do granulo de cal, de forma que quando isto acontece há redução da concentração inspirada do anestésico no momento em que se deseja que esteja mais elevada (indução) e aumenta quando se deseja que esteja baixa (regressão). Além disto, aumenta o contato dos halogenados com a cal facilitando a metabolização destes agentes e a formação de produtos tóxicos.

Outro aspecto importante a considerar na hidratação da cal é que durante a absorção do dióxido de carbono, a primeira reação é entre este gás e a água formando um ácido fraco que é o ácido carbônico, cuja reação com os hidróxidos de bases fortes são menos exotérmicas do que a reação direta entre o CO₂ e estas bases fortes.

A falta ou a redução significativa de água que possa atingir níveis considerados críticos, menor do que 4,5% pode inclusive contribuir de forma importante e determinante para o grande aumento da temperatura na cal resultando em maior metabolização dos anestésicos halogenados e certamente a produção de substâncias potencialmente tóxicas e outras já comprovadamente tóxicas para o organismo humano ¹⁸.

Existe uma reação em cadeia a partir da cal sodada desidratada ou ressecada com baixos volumes percentuais de água. Há aumento da temperatura, maior absorção de anestésico para o interior do grânulo de cal e em seguida maior degradação das moléculas destes agentes e conseqüentemente a produção de composto A, CH2 F - O - C (CF3) = CF2, pela reação dos hidróxidos com o sevoflurano. O monóxido de carbono, também é produzido pela reação entre os halogenados e as bases da cal ¹⁸. Estes produtos são reconhecidamente nocivos ao homem. O composto A é nefrotóxico, podendo produzir lesão renal irreversível e o monóxido de carbono leva a hipóxia grave com alterações sobre a coagulação sangüínea ²⁴.

COMO EVITAR A FORMAÇÃO DE PRODUTOS TÓXICOS

Além dos cuidados para a hidratação da cal sodada é possível utilizar a cal sem conter o hidróxido de sódio e o hidróxido de potássio que são bases fortes e produzem reações exotérmicas com grande aumento da temperatura ²⁵.

Estudo experimental demonstrou que usando a cal sodada desidratada sem conter hidróxido de sódio e hidróxido de potássio, contendo somente hidróxido de cálcio a produção de monóxido de carbono é muito menor na presença de desflurano e a produção de composto A é menor na presença de sevoflurano. Com a utilização desta cal contendo somente hidróxido de cálcio e sendo hidratada normalmente, a produção destas substâncias indesejáveis é ainda menor ²⁶.

Na prática clínica deve-se ter o cuidado para usar a cal sodada mais recente possível e quando esta fica exposta ao meio ambiente por muitas horas, por exemplo, um final de semana (mais de 48 horas) recomenda-se colocar água (de preferência destilada) na relação de 25 ml para cada 500 g de cal.

Estando a indústria de cal sodada informada sobre o assunto deve-se preferir aquela que tenha somente o hidróxido de cálcio e seja desprovida de hidróxido e sódio e hidróxido de potássio.

CONCLUSÃO

O uso da cal sodada no sistema de inalação do aparelho de anestesia continua sendo desejável pelas grandes vantagens que oferece, redução do fluxo de gás fresco, e do consumo de anestésico, despoluição da sala de cirurgia e manutenção da umidade da via aérea. No entanto é necessário que o anestesiologista tenha alguns cuidados sobre a composição da cal, preferindo aquela que é suficientemente hidratada (15%) e tenha apenas o hidróxido de cálcio como base para absorver o dióxido de carbono.

Em caso de dúvida ou suspeição de formação de produto tóxico deve-se aumentar o fluxo de gases frescos (oxigênio) para um mínimo de 1 volume minuto respiratório e adicionar água destilada à cal sodada, cerca de 25 ml para cada 500 g de cal.

Apresentado em 15 de julho de 2003

Aceito para publicação em 23 de setembro de 2003

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Endereço para correspondência

Dr. Renato Ângelo Saraiva

Hospital Sarah

SMHS Quadra 501, Conjunto A

70330-150 Brasília, DF

*

Recebido do Hospital SARAH, Brasília, DF

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  02 Jul 2004
• Data do Fascículo
  Jun 2004

Histórico

• Recebido
  15 Jul 2003
• Aceito
  23 Set 2003