Sistemas respiratórios com absorção de CO2, circulares, valvulares: comparação do comportamento térmico entre sistema coaxial e convencional com diferentes fluxos de gás fresco

Sistemas respiratorios con absorción de CO2, circulares, valvulares: comparación del comportamiento térmico entre el sistema coaxial y convencional con diferentes flujos de gas fresco

Resumos

BACKGROUND AND OBJECTIVES: The adequate maintenance of inhaled gases temperature during anesthetic procedures is critical to prevent perioperative respiratory complications. This study aimed at comparing the ability to warm up inhaled gases of coaxial breathing system and conventional system, by varying fresh gas flows (FGF). METHODS: Breathing systems were tested in a lung simulator ventilated with 600 mL tidal volume and respiratory frequency of 10 bpm. The model simulated human CO2 production by delivering 250 mL.min-1 of CO2 flow. Then, exhaled gas from the model was directed to a pre-warmed humidifier to simulate human exhaled gas. Both systems were classified as circle, valve circuits with CO2 absorption. In the coaxial system (model A), the inspiratory branch was enveloped by the expiratory branch, whereas the conventional one (model B) presented separated respiratory branches. Inhaled gas temperature was measured at the following moments: 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 and 90 minutes, with low (0.5 and 1 L.min-1) and high (3 and 6 L.min-1) FGF. RESULTS: Model A presented significant thermal variation between beginning and end of experiment (22.47 ± 1.77 ºC and 24.27 ± 3.52 ºC respectively, p < 0.05). Both models A and B produced similar temperatures at the end of the study (24.27 ± 3.52 ºC and 23.61 ± 1.93 ºC respectively). There was no difference between final temperatures of both models and environmental temperature (21.25 ± 1.20 ºC and 21.81 ± 1,87 ºC respectively). Low FGF has produced similar temperatures to those observed at the end of the study with higher flows in both models (A: 25.53 ± 4.78 ºC and 23.02 ± 0.80 ºC; B: 24.50 ± 0.85 ºC and 22.72 ± 2.36 ºC, respectively). CONCLUSIONS: The coaxial system presented significant thermal variation between beginning and end of experiment, while this was not observed in the conventional one. No difference was observed in final temperatures when comparing both systems, regardless of the FGF.

EQUIPMENTS; EQUIPMENTS; GASES

ARTIGO CIENTÍFICO

Sistemas respiratórios com absorção de CO₂, circulares, valvulares: comparação do comportamento térmico entre sistema coaxial e convencional com diferentes fluxos de gás fresco^*

Sistemas respiratorios con absorción de CO₂, circulares, valvulares: comparación del comportamiento térmico entre el sistema coaxial y convencional con diferentes flujos de gas fresco

Marcelo Luís Abramides Torres, TSA^I; Eduardo Tsuyoshi Yamaguchi, TSA^II; Ubirajara Sabbag Fonseca^III

^IProfessor Doutor da Disciplina de Anestesiologia da FMUSP

^IIAnestesiologista do Hospital das Clínicas da FMUSP

^IIIEx-ME₃ (2003) da Disciplina de Anestesiologia da FMUSP

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A manutenção da temperatura do gás inalado pelo paciente durante o procedimento anestésico é fundamental para evitar complicações respiratórias durante o peri-operatório. O objetivo deste estudo é comparar a capacidade de aquecimento dos gases inalados em sistemas respiratórios com absorção de CO₂, circulares, valvulares, coaxial e convencional, variando o fluxo de gás fresco (FGF).

MÉTODO: Foram estudados dois sistemas respiratórios em um simulador de pulmão, que foi ventilado com volume corrente de 600 mL e freqüência de 10 bpm. O modelo simulava a produção de CO₂, através da administração de fluxo de 250 mL.min^-1 de CO₂, e o gás exalado do pulmão-teste passava por um umidificador aquecido para simular o gás expirado. Os dois sistemas foram classificados como circulares, valvulares, com absorção de CO₂. No sistema A (coaxial), o ramo inspiratório passava pelo interior do ramo expiratório, enquanto que o sistema B foi o convencional. As medidas de temperatura do gás inalado foram realizadas nos momentos 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 e 90 minutos, sendo empregados FGF baixos (0,5 e 1 L.min^-1) e altos (3 e 6 L.min^-1).

RESULTADOS: O sistema A apresentou variação térmica significativa entre o início e o final dos ensaios (22,47 ± 1,77 ºC e 24,27 ± 3,52 ºC p < 0,05, respectivamente). Os sistemas A e B produziram temperaturas semelhantes ao final do estudo (24,27 ± 3,52 ºC e 23,61 ± 1,93 ºC, respectivamente), e não houve diferença entre as temperaturas finais dos sistemas e a temperatura ambiental (21,25 ± 1,20 ºC e 21,81 ± 1,87 ºC, respectivamente). A utilização de baixos FGF produziu temperaturas semelhantes às temperaturas observadas ao final do estudo com fluxos mais elevados nos dois sistemas (A: 25,53 ± 4,78 ºC e 23,02 ± 0,80 ºC; B: 24,50 ± 0,85 ºC e 22,72 ± 2,36 ºC, respectivamente).

CONCLUSÕES: O sistema coaxial apresentou variação térmica significativa entre o início e o final do experimento, o que não foi observado no sistema convencional. Não houve diferença das temperaturas finais quando comparados os dois sistemas entre si, independentemente do FGF empregado.

Unitermos: EQUIPAMENTOS: circuito coaxial, permutador de calor; GASES: temperatura

RESUMEN

JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: El mantenimiento de la temperatura del gas inhalado por el paciente durante el procedimiento anestésico es de fundamental importancia para evitar complicaciones respiratorias durante el peri-operatorio. El objetivo de este estudio es comparar, a través de modelo experimental, la capacidad de calentamiento de los gases inhalados con la utilización de sistemas respiratorios con absorción de CO₂, circulares, valvulares coaxial y convencional, variándose el flujo de gas fresco (FGF).

MÉTODO: Fue realizado en estudio experimental en laboratorio, testándose dos sistemas respiratorios en un simulador de pulmón, que fue ventilado con volumen corriente de 600 mL y frecuencia de 10 incursiones por minuto. El modelo simulaba la producción de CO₂, a través de la administración de flujo de 250 mL .min^-1 de CO₂, y el gas exhalado del pulmón de prueba pasaba por un humidificador calentado para simular el gas expirado. Los dos sistemas fueron clasificados como circulares, valvulares, con absorción de CO₂. En el sistema A (coaxial), la rama inspiratoria pasaba por el interior de la rama expiratoria, mientras que el sistema B fue el convencional. Las medidas de temperatura del gas inhalado fueron realizadas en los momentos 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 y 90 minutos, siendo empleados FGF bajos (0,5 e 1 L.min^-1) y altos (3 y 6 L.min^-1).

RESULTADOS: El sistema A presentó variación térmica significativa entre el inicio y el final de los ensayos (22,47 ± 1,77 ºC y 24,27 ± 3,52 ºC p < 0,05 respectivamente). Los sistemas A y B produjeron temperaturas semejantes al final del estudio (24,27 ± 3,52 ºC y 23,61 ± 1,93 ºC respectivamente), y no hubo diferencia entre las temperaturas finales de los sistemas y la temperatura ambiental (21,25 ± 1,20 ºC y 21,81 ± 1,87 ºC respectivamente). La utilización de bajos FGF produjo temperaturas semejantes a las temperaturas observadas al final del estudio con flujos más elevados en los dos sistemas (A: 25,53 ± 4,78 ºC y 23,02 ± 0,80 ºC; B: 24,50 ± 0,85 ºC y 22,72 ± 2,36 ºC, respectivamente).

CONCLUSIONES: El sistema coaxial presentó variación térmica significativa entre el inicio y el final del experimento, lo que no fue observado en el sistema convencional. Mientras, no hubo diferencia de las temperaturas finales cuando comparados los dos sistemas entre sí, independientemente del FGF empleado.

INTRODUÇÃO

A manutenção da temperatura e umidade do gás inalado pelo paciente durante procedimento anestésico é de fundamental importância para se evitar a ocorrência de complicações relacionadas ao aparelho respiratório no peri-operatório ^1-9.

Tendo em vista a necessidade de solucionar este problema, e assim, diminuir o índice de complicações relacionadas à ventilação mecânica durante anestesia geral, foram propostos vários métodos para aquecer e umidificar os gases inalados. Entre as principais propostas estão: adição de umidificadores aquecidos ¹⁰, admissão do fluxo de gás fresco (FGF) diretamente no reservatório da cal sodada ¹¹, redução do FGF ^12-14, colocação de umidificadores dentro do reservatório da cal sodada ¹⁵, utilização de trocadores de calor e umidade (nariz artificial) ^16-18 e utilização de sistema coaxial no aparelho de anestesia ¹¹.

O sistema coaxial é composto por um tubo corrugado (por onde flui o gás inspirado pelo paciente) envolto por um outro tubo (preenchido pelo gás expirado), sendo que ambos terminam numa via comum que é conectada à sonda traqueal do paciente anestesiado. Desta forma, o gás presente no ramo expiratório teria a função de aquecer o gás que flui pelo ramo inspiratório, otimizando a sua climatização.

O objetivo deste estudo é comparar, através de modelo experimental, a capacidade de aquecimento dos gases inalados em sistemas respiratórios com absorção de CO₂, circulares, valvulares em dois sistemas (coaxial e convencional), variando-se o FGF.

MÉTODO

Após a aprovação da Comissão de Ética para Análise de Projetos de Pesquisa do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina Universidade de São Paulo, foi realizado estudo experimental em laboratório, utilizando-se dois sistemas respiratórios que foram testados em um simulador de pulmão, que foi ventilado mecanicamente com volume corrente de 600 mL e freqüência respiratória de 10 incursões por minuto. Utilizou-se um ventilador eletrônico com fole de 1000 mL, em cuja saída, por causa do excesso de gases do ventilador, foi colocada uma bolsa- reservatório para a prevenção da aspiração do ar ambiente para o ventilador e sistema respiratório. O modelo simulava a produção de gás carbônico, através da administração de fluxo de 250 mL.min^-1 de dióxido de carbono, diretamente no fole do simulador. Além disso, o gás exalado do pulmão-teste passava por um umidificador aquecido, para simulação da umidade e temperatura do gás exalado pelos pacientes. A montagem do sistema feita no laboratório pode ser observada na figura 1.

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2005; 55: 1: 72 - 77

Sistemas respiratórios com absorção de CO₂, circulares, valvulares: comparação do comportamento térmico entre sistema coaxial e

convencional com diferentes fluxos de gás fresco

Marcelo Luís Abramides Torres; Eduardo Tsuyoshi Yamaguchi; Ubirajara Sabbag Fonseca

Os dois sistemas foram classificados como circulares, valvulares com absorção de CO₂, sendo que no sistema A, o ramo inspiratório passava pelo interior do ramo expiratório (sistema coaxial - Figura 2), enquanto que o sistema B foi o convencional.

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Marcelo Luís Abramides Torres; Eduardo Tsuyoshi Yamaguchi; Ubirajara Sabbag Fonseca

As medidas de temperatura do gás inalado foram realizadas nos momentos 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 e 90 minutos, sendo empregados FGF baixos (0,5 e 1 L.min^-1) e altos (3 e 6 L.min^-1). Para a realização das medidas de temperatura do gás inalado foi colocado um sensor de temperatura no ramo inspiratório do sistema respiratório. Foram realizados três ensaios com cada sistema e FGF, perfazendo um total de 24 ensaios. O fole do ventilador, a bolsa-reservatório, os tubos corrugados, a cal sodada, as válvulas e conexões foram substituídos após cada ensaio para evitar a influência do vapor de água acumulado no sistema.

A análise estatística foi realizada através do teste ANOVA com medidas repetidas para dois fatores (comparação da temperatura final dos sistemas com as temperaturas iniciais e ambientais) e do teste de Friedman (comparação das temperaturas iniciais e finais dos sistemas com diferentes fluxos), considerando como significativo p < 0,05.

RESULTADOS

O sistema A apresentou variação térmica significativa entre o início e o final do experimento, o que não foi observado no sistema B. Entretanto, não houve diferença das temperaturas finais quando comparados os dois sistemas entre si (Tabela I).

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Os dois sistemas apresentaram diferença significativa entre as temperaturas final e ambiental, porém quando comparados entre si, não houve diferença entre os dois sistemas (Tabela II).

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A variação da temperatura do gás inspirado durante os momentos 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 e 90 minutos, conforme o FGF empregado nos sistemas A e B, pode ser observada na figura 3.

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Marcelo Luís Abramides Torres; Eduardo Tsuyoshi Yamaguchi; Ubirajara Sabbag Fonseca

As temperaturas finais nos dois sistemas foram semelhantes, mesmo quando agrupados em baixos ou altos FGF (Tabela III).

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Marcelo Luís Abramides Torres; Eduardo Tsuyoshi Yamaguchi; Ubirajara Sabbag Fonseca

DISCUSSÃO

A manutenção da temperatura dos gases inalados, em condições próximas às características do sistema respiratório do paciente, permanece como um desafio ao anestesiologista durante anestesia geral. Neste estudo, a utilização do sistema coaxial permitiu a obtenção de temperaturas mais elevadas aos 90 minutos de ensaio, quando comparadas às temperaturas inicias no mesmo sistema. No entanto, quando se comparou o sistema coaxial com o convencional, os dois se comportaram de maneira semelhante ao final do estudo.

Da mesma forma, a variação do FGF não interferiu nas temperaturas do gás inalado pelo pulmão- teste, já que tanto a utilização de baixos FGF (0,5 e 1 L.min^-1), quanto altos FGF (3 e 6 L.min^-1) levaram à obtenção de temperaturas semelhantes no final dos ensaios. Estes dados contrariam os resultados de outros estudos, que indicam um aumento significativo da temperatura, utilizando sistemas com absorção de dióxido de carbono e baixos FGF ^12,19. Provavelmente, esta aparente divergência de resultados deva-se ao número de ensaios realizados nesse estudo (três ensaios com cada fluxo e sistema, perfazendo um total de 24 ensaios).

É interessante notar que quando se utilizou baixos FGF (0,5 e 1 L.min^-1) com o sistema A (coaxial), a temperatura média inicial observada no sistema foi maior do que quando se utilizou FGF maiores (3 e 6 L.min^-1). Apesar de estatisticamente estes dados serem semelhantes, a utilização de baixos FGF poderia levar a um aquecimento mais rápido do sistema.

Nesse estudo optou-se por agrupar os diferentes FGF utilizados em baixos (0,5 e 1 L.min^-1) e altos (3 e 6 L.min^-1). Talvez, se a comparação fosse feita apenas com os FGF de 0,5 e 6 L.min^-1, diferenças significativas pudessem ser encontradas.

A utilização do sistema coaxial permitiu obter diferenças maiores entre a temperatura do gás inalado aos 90 minutos de ensaio e a temperatura ambiental. Torres e col. ¹⁴ demonstraram que o emprego de isolamento térmico nos tubos corrugados do sistema respiratório do aparelho de anestesia aumenta a temperatura e a umidade absoluta do gás inalado, sendo que a temperatura do gás inalado tem correlação significante com a temperatura ambiente em sistema respiratório convencional, utilizando-se FGF empregados neste estudo. No estudo de Torres e col. foram utilizadas três folhas de papel de alumínio com a face brilhante voltada para o interior dos tubos corrugados. Nesse estudo, o próprio sistema coaxial funcionou como um isolante térmico, já que o ramo expiratório envolvia o ramo inspiratório.

Concluindo, o sistema coaxial apresentou variação térmica significativa entre o início e o final do experimento, o que não foi observado no sistema convencional. Entretanto, não houve diferença das temperaturas finais quando comparados os dois sistemas entre si, independentemente do FGF empregado.

Apresentado em 08 de junho de 2004

Aceito para publicação em 26 de outubro de 2004

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Recebido do Laboratório de Biofísica da Disciplina de Anestesiologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (FMUSP)

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  01 Mar 2005
• Data do Fascículo
  Fev 2005

Histórico

• Aceito
  26 Out 2004
• Recebido
  08 Jun 2004