Usinas concentradoras de oxigênio: evolução da fração inspirada de oxigênio e repercussões no paciente anestesiado em sistema com absorvedor de CO2. Estudo piloto

Fábricas concentradoras de oxígeno: evolución de la fracción inspirada de oxígeno y repercusiones en el paciente anestesiado en sistema con absorvedor de CO2. Estudio piloto

Resumos

BACKGROUND AND OBJECTIVES: Resolution 1355/92 of the Conselho Federal de Medicina approved minimal standards for the installation and operation of oxygen concentrators (PSA) and recommended University Hospitals to undertake a prospective analysis in order to improve the system. It motivated this pilot study whose objective was to determine the clinical viability of using PSA oxygen by analyzing the variation in oxygen concentration in the fresh gas flow (FGF) outlet and in the inspired concentration of oxygen. METHODS: An observational study with 30 patients, ASA I, undergoing upper abdominal surgeries using a CO2 absorber system and fresh gas flow (FGF) O(2)93 at 500 mL.min-1. Weight, age, type and duration of the surgery, inspired and expired fraction of CO2 (FiCO2, P ET CO2); inspired fraction of O2 (FiO2); and O2 concentration (O2ent) in the FGF. The following parameters were measured after intubation and every 10 minutes until the end of the procedure: P ET CO2, FiO2, and O2. Results underwent statistical analysis and p < 0.05 was considered significant. RESULTS: The inspired fraction of carbon dioxide was equal to zero in all patients and moments of the study, but there was a significant reduction in P ET CO2 with time. The variables O2ent and FiO2 had similar tendencies with time (p = 0.1283), but the variable O2ent presented higher means (p < 0.001); evolution of mean O2ent and FiO2 was observed (p < 0.05). CONCLUSIONS: This study demonstrated that the use of PSA oxygen, within the conditions proposed for the experiment, is safe and induced a progressive increase in O(2)93 in the FGF and of FiO2.

EQUIPMENT, Oxygen concentrators; VENTILATION

ARTIGO CIENTÍFICO

Usinas concentradoras de oxigênio: evolução da fração inspirada de oxigênio e repercussões no paciente anestesiado em sistema com absorvedor de CO₂. Estudo piloto^*

Fábricas concentradoras de oxígeno: evolución de la fracción inspirada de oxígeno y repercusiones en el paciente anestesiado en sistema con absorvedor de CO₂. Estudio piloto

Jorge R. Moll, TSA^I; Ana V. S. Moll, TSA^II; Armin Guttman, TSA^III; Ivo P. Torres Filho, M.D., Ph.D^IV; Manoel C. S. Almeida Ribeiro^V; Lígia Andrade da Silva Telles Mathias, TSA^VI

^IMestre em Medicina pela Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo; Assessor Chefe de Projetos Estratégicos da Secretaria de Estado de Saúde e Defesa Civil-RJ; MBA Gestão Integrada para Excelência na FGV; Project Manager Professional, pelo Project Management Institute; Co-responsável do CET do Serviço de Anestesiologia do Hospital Geral de Bonsucesso

^IIIntensivista do Hospital dos Servidores do Estado-RJ; Co-responsável do CET do Serviço de Anestesiologia do Hospital Geral de Bonsucesso

^IIIResponsável pelo CET do Serviço de Anestesiologia do Hospital Geral de Bonsucesso

^IVDoutor em Medicina; Professor-Adjunto dos Departamentos de Anestesiologia, Medicina de Emergência e Fisiologia da Virginia Commonwealth University-VCU Reanimation Engineering Shock Center (VCURES), EUA

^VDoutor em Medicina; Professor-Assistente do Departamento de Medicina Social da Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo

^VIDiretora do Serviço e Disciplina de Anestesiologia da Irmandade Santa Casa de Misericórdia de São Paulo e Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo; Responsável pelo CET-SBA, ISCMSP

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A Resolução 1.355/92 do Conselho Federal de Medicina aprovou os padrões mínimos para instalação e funcionamento das usinas concentradoras de oxigênio (P.S.A.) e recomendou que os hospitais universitários fizessem análise prospectiva, permitindo o aperfeiçoamento do sistema, o que motivou a realização deste estudo piloto, cujo objetivo foi estudar a viabilidade clínica do uso do oxigênio proveniente das P.S.A., por meio da análise da variação da concentração de oxigênio no fluxo de gás fresco e da fração inspirada de oxigênio.

MÉTODO: Estudo observacional, 30 pacientes ASA I, submetidos a cirurgias do abdome superior, utilizando-se sistema com absorvedor de CO₂ e fluxo de gases frescos (FGF) de O₂93 500 mL.min^-1. Foram avaliadas as variáveis peso, idade, tipo e tempo dos procedimentos cirúrgicos; fração inspirada e expirada do CO₂ (FiCO₂, P_ETCO₂); fração inspirada O₂ (FiO₂) e concentração O₂ (O₂ent) do FGF. As variáveis P_ETCO₂, FiO₂ e O₂ent foram medidas após a intubação e a cada 10 minutos até o final da anestesia. Os resultados foram submetidos a tratamento estatístico, considerando-se significativo p < 0,05.

RESULTADOS: A FiCO₂ apresentou valor igual a zero em todos os pacientes e momentos estudados, mas ocorreu diminuição significativa da P_ETCO₂ no correr do tempo. As variáveis O₂ent e FiO₂ apresentaram tendências similares ao longo do tempo (p = 0,1283) e a variável O₂ent apresentou médias superiores (p < 0,001); houve evolução das médias de O₂ent e FiO₂ (p < 0,05).

CONCLUSÕES: Este estudo verificou que o uso de oxigênio proveniente de P.S.A., dentro das condições propostas para o experimento, mostrou ser seguro e induziu aumento progressivo da concentração de O₂93 ofertada no FGF e da FiO₂.

Unitermos: EQUIPAMENTOS, Usina concentradora de oxigênio; VENTILAÇÃO: controlada mecânica, fluxo basal.

RESUMEN

JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: La Resolución 1355/92, del Conselho Federal de Medicina aprobó los estándares mínimos para la instalación y el funcionamiento de las fábricas concentradoras de oxígeno (P.S.A.) y recomendó que los Hospitales Universitarios hiciesen un análisis prospectivo, permitiendo el perfeccionamiento del sistema, lo que motivó la realización de este estudio piloto, cuyo objetivo fue el de estudiar la viabilidad clínica del uso del oxígeno proveniente de las P.S.A., por medio del análisis de la variación de la concentración de oxígeno en el flujo de gas fresco y de la fracción inspirada de oxígeno.

MÉTODO: Estudio de observación, 30 pacientes ASA I, sometidos a cirugías del abdomen superior, utilizando sistema con absorvedor de CO₂ y flujo de gases frescos (FGF) de O₂93 500 mL.min^-1. Se evaluaron las variables peso, edad, tipo y tiempo de los procedimientos quirúrgicos; fracción inspirada y expirada del CO₂ (FiCO₂, P_ETCO₂); fracción inspirada O₂ (FiO₂) y concentración O₂ (O₂ent) del FGF. Las variables P_ETCO₂, FiO₂ y O₂ ent fueron medidas después de la intubación y a cada 10 minuto hasta el final de la anestesia. Los resultados fueron sometidos a tratamiento estadístico, considerándose significativo p < 0,05.

RESULTADOS: La FiCO₂ presentó un valor igual a cero en todos los pacientes y momentos estudiados, pero ocurrió una disminución significativa de la P_ETCO₂ en el transcurso del tiempo. Las variables O₂ent y FiO₂ presentaron tendencias similares a lo largo del tiempo (p = 0,1283), siendo que la variable O₂ ent presentó medias superiores (p < 0,001); hubo evolución de las medias de O₂ ent y FiO₂ (p < 0,05).

CONCLUSIONES: Este estudio verificó que el uso de oxígeno proveniente de P.S.A., dentro de las condiciones propuestas para el experimento, mostró ser seguro e indujo un aumento progresivo de la concentración de O₂93 ofertada en el FGF y de la FiO₂.

INTRODUÇÃO

O oxigênio medicinal poder ser fornecido no estado gasoso (em cilindros de alta pressão) ou no estado líquido (em tanques criogênicos). Ele pode também ser produzido em usinas concentradoras de oxigênio, conhecidas como P.S.A. (Pressure Swing Adsortion), por processo com base na adsorção seletiva dos componentes do ar por peneiras moleculares zeolíticas, que obtêm o oxigênio pelo método físico chamado adsorção ^1,2.

As dificuldades de transporte por condições climáticas, inexistência ou problemas com as estradas e a ausência de plantas de produção criogênica em alguns países alavancaram a utilização dos concentradores de oxigênio, que foram empregados em aeronaves de combate, hospitais da Armada Real Britânica, na Guerra do Golfo, no conflito da Bósnia e em missões humanitárias ^3-12.

As usinas concentradoras, como fonte primária de oxigênio, conectadas à rede canalizada para o suprimento hospitalar foram normatizadas, em 1992, pela National Standard of Canada (CAN/CSA-1991) ¹³ e pela International Organization for Standardization (ISO) e, em 1996, pela Associação Brasileira de Normas Técnicas, sendo o oxigênio produzido nomeado oxigênio 93 (O₂93) (NBR 13587-1996) ¹⁴.

Estudos realizados utilizando o oxigênio de concentradores para anestesia, em sistema de ventilação sem absorvedor de CO₂ e que impedem, portanto, a reinalação dos gases expirados, atestaram a segurança do método ^6,14,15. Os questionamentos foram, então, polarizados para a utilização do oxigênio produzido em PSA, em sistemas com absorvedor de gás carbônico. Algumas publicações demonstraram que em sistemas com absorvedor de CO₂ e fluxos de gás fresco (FGF) de O₂93 de 0,5 L.min^-1 pode ocorrer acúmulo de argônio no sistema ^16-20.

No Brasil, a Resolução 1.355/92 do CFM aprovou os padrões mínimos para instalação e funcionamento das usinas concentradoras de oxigênio e recomendou, no seu item 5, que os hospitais universitários fizessem análise prospectiva, permitindo o aperfeiçoamento do sistema ²¹. Essa recomendação extremamente específica motivou a realização deste estudo-piloto, cujo objetivo principal foi estudar a viabilidade clínica do uso do oxigênio proveniente das PSA, por meio da análise da variação da concentração de oxigênio no fluxo de gás fresco e da fração inspirada de oxigênio.

MÉTODO

Após aprovação pela Comissão de Ética do Hospital Geral de Bonsucesso e obtenção do consentimento esclarecido, foram selecionados para realização deste estudo observacional 30 pacientes adultos, de ambos os sexos, estado físico ASA I, com idade entre 18 e 60 anos, a serem submetidos a cirurgias abertas de abdome superior.

Constituíram critérios de exclusão: tabagismo, uso de medicamentos, presença de doenças associadas e história pregressa de doença cardíaca e/ou pulmonar.

Todos os pacientes receberam medicação pré-anestésica e foram encaminhados ao centro cirúrgico, onde foi introduzido cateter em veia periférica, iniciada hidratação e realizada monitoração da freqüência cardíaca (FC); traçado eletrocardiográfico (ECG); pressão arterial sistólica (PAS) e pressão arterial diastólica (PAD) pelo método não-invasivo; temperatura (temp) e saturação periférica da hemoglobina (SpO₂).

Era então realizada oxigenação, sob máscara, por três minutos, em sistema com absorvedor de CO₂ e fluxo de O₂ 2,0 L.min^-1 proveniente de P.S.A. (O₂93), gás utilizado como fluxo de gás fresco durante todo o experimento, a seguir indução venosa com fentanil na dose de 2,0 µg.kg^-1 e intubação traqueal.

Os pacientes eram mantidos com ventilação controlada mecânica em sistema com absorvedor de CO₂, em ventilador volumétrico, regulado para fornecer freqüência respiratória de 10 incursões por minuto, relação I/E 1:1,5 e volume corrente de 10 mL.kg^-1.

A manutenção da anestesia era realizada com halotano e O₂93, empregando-se fluxo de gases frescos (FGF) de 500 mL.min^-1. Foi interposta, entre a válvula expiratória 800S e a conexão da cânula traqueal uma conexão em T, com saída lateral ligada ao monitor de gases anestésicos. Essa montagem permitiu a monitorização das frações inspirada e expirada do agente inalatório, do gás carbônico (FiCO₂ e P_ETCO₂) e do oxigênio (FiO₂ e FeO₂). As medidas da FiO₂ e FeO₂ foram realizadas pelo método paramagnético. Outra conexão em T com saída lateral foi colocada na saída frontal de gases do aparelho de anestesia, ligada ao monitor, para análise paramagnética da concentração de oxigênio (O₂ent).

Após o término do procedimento cirúrgico e despertar da anestesia, o paciente era extubado e encaminhado à sala de recuperação pós-anestésica (SRPA).

As variáveis estudadas foram: 1) fração inspirada de oxigênio e concentração de oxigênio do fluxo de gás fresco, medidas nos seguintes momentos: logo após a intubação traqueal (int) e a cada dez minutos até o final da anestesia; 2) peso, altura, idade, tipo e tempo dos procedimentos cirúrgicos; 3) SpO₂ medida nos seguintes momentos: admissão do paciente na sala cirúrgica; durante a oxigenação inicial; indução; logo após a intubação traqueal e a cada dez minutos até o final da anestesia; 4) P_ETCO₂ medida pouco depois da intubação e a cada dez minutos até o final da anestesia.

Os resultados foram apresentados em tabelas descritivas, contendo médias, desvios-padrão, valores mínimos e máximos. Para as variáveis SpO₂ e P_ETCO₂ foi realizada a Análise de Variância para medidas repetidas.

Para as variáveis: fração inspirada de oxigênio e concentração de oxigênio de entrada foi feita análise de variância multivariada para amostras repetidas, realizando-se análise das medidas das variáveis O₂ent e FiO₂ e análise das medidas ao longo do tempo.

Foi considerada diferença estatística significativa quando p < 0,05. Os testes utilizados fazem parte do pacote estatístico Sigma Stat for Window, version 2.03, SPPS Inc.

RESULTADOS

Considerando-se os 30 pacientes, o tempo dos procedimentos cirúrgicos variou de 40 a 180 minutos, com valor médio e desvio-padrão de 99 ± 34 minutos, verificando-se uma redução do número de pacientes que apresentaram duração dos procedimentos cirúrgicos superior a 50 minutos, chegando no momento 110 minutos a 50% do total. Foi considerado 80% do número de pacientes no momento inicial como limite para análise estatística, sendo excluídos seis pacientes do estudo. Com isso o tempo dos procedimentos cirúrgicos ficou fixo em 80 minutos.

A população final foi constituída de 19 pacientes do sexo feminino (79,2%) e cinco do sexo masculino (20,8%), com idade de 47,4 ± 10,3 anos, peso de 62,7 ± 5,8 kg e altura de 165,8 ± 9,4 cm (média ± DP). Os procedimentos cirúrgicos realizados foram 22 colecistectomias e duas antrectomias.

A Análise de Variância para amostras repetidas dos resultados referentes à variável SpO₂ nos diferentes momentos mostrou não haver diferença estatística significativa (SpO₂ – p = 0,127).

A FiCO₂ apresentou valor igual a zero em todos os momentos do estudo.

Os valores máximos, mínimos e médios e respectivos desvios-padrão da fração expirada de gás carbônico (%) dos pacientes estudados constam da tabela I.

A Análise de Variância para amostras repetidas dos resultados referentes à fração expirada de gás carbônico nos diferentes momentos mostrou diferença estatística (p = 0,002).

Os valores mínimos, máximos, médios e respectivos desvios-padrão da fração inspirada de oxigênio, da concentração de oxigênio de entrada no FGF e as diferenças entre as médias das variáveis concentração de oxigênio de entrada e fração inspirada de oxigênio no decorrer do experimento constam da tabela II.

Foi realizada Análise de Variância multivariada para amostras repetidas, cujos resultados mostraram que:

• Não houve interação entre as variáveis e o tempo: as duas variáveis apresentaram tendências similares ao longo do tempo (p = 0,1189), e a variável O

  ₂ent apresentou médias superiores nesse período (p < 0,001);

• Houve evolução das médias de O

  ₂ent e FiO

  ₂ (p < 0,05);

• Os contrastes realizados (efeitos linear e quadrático) evidenciaram que no período de estudo as médias de O

  ₂ ent e FiO

  ₂ apresentaram efeito quadrático (efeito linear, p < 0,001; efeito quadrático, p < 0,05).

As diferenças entre as médias das variáveis concentração de oxigênio de entrada e fração inspirada de oxigênio no decorrer do tempo e os respectivos intervalos de confiança podem ser observadas na figura 1. Os intervalos de confiança das diferenças entre as médias das variáveis oxigênio de entrada e fração inspirada de oxigênio aumentaram ao longo do tempo devido à diminuição do número de observações e com isso aumentou a imprecisão em relação às diferenças observadas.

Não foram observados eventos adversos em qualquer paciente do estudo. Todos os pacientes despertaram na sala de cirurgia e foram encaminhados para a SRPA extubados.

DISCUSSÃO

As dúvidas quanto à utilização do oxigênio produzido em P.S.A. em sistemas com absorvedor de CO₂ e a Resolução 1.355/92 do CFM ²¹, que recomendava aos hospitais universitários a realização de estudos prospectivos, levaram profissionais de unidades hospitalares a iniciarem pesquisas sobre o produto final produzido e as conseqüências da utilização em anestesia ²² e também motivaram este estudo.

Outro item que levou à realização deste estudo foi a quase ausência de publicações sobre o tema na literatura nacional e muito pouco na internacional, fato que se mantém até hoje. Além disso, na literatura internacional, os raros estudos foram na maioria realizados com modelos laboratoriais e aqueles com pacientes sob anestesia, prospectivos, tiveram número muito pequeno, cinco pacientes cada um dos estudos.

Neste estudo, todas as medidas da variável fração inspirada de gás carbônico foram iguais a zero, o que confirma que não houve reinalação de CO_2, comprovando a efetividade do sistema empregado. Amaral e col. ²⁴ afirmam que registros acima de zero na pressão parcial de CO₂ na mistura inspirada indicam a inalação do gás carbônico e que é freqüente tal fato ser decorrente da reinalação por esgotamento do sistema de absorção de CO₂ (cal sodada) ou válvulas unidirecionais defeituosas.

Embora tenha havido redução significativa da fração expirada de gás carbônico ao longo do período analisado, não houve implicação clínica e, mesmo com o regime de ventilação proposto, todos os pacientes despertaram e foram extubados na sala cirúrgica.

As Análises das Variáveis fração inspirada de oxigênio e oxigênio de entrada demonstraram evolução das médias de O₂ent e FiO₂ ao longo do tempo com tendências similares, e a variável O₂ent apresentou médias superiores. No início do estudo, provavelmente devido à poluição do sistema pelo ar atmosférico, os valores das frações inspiradas de oxigênio encontradas foram inferiores aos do final do experimento (100 minutos). Parker ¹⁷ eliminou essa contaminação, iniciando as medidas após um período de 20 minutos, quando a fração de oxigênio na amostra do gás estava estabilizada e só então o FGF era reduzido para 500 mL.min^-1.

Três estudos experimentais ^17-19 demonstraram que a utilização do oxigênio proveniente de P.S.A., em sistemas com absorvedor de CO₂, poderia levar a um aumento na fração de argônio no sistema. No entanto, esses autores, ainda nessas publicações, incluíram dois estudos de cinco pacientes em que foi utilizado O₂93 em sistema com fluxo de gases frescos de 0,5 L.min^-1, concluindo que o uso do O₂93 era seguro, desde que não fosse adicionado óxido nitroso.

Rathgeber e col. ²⁰ estudaram a eficiência e possíveis desvantagens do uso do oxigênio proveniente de P.S.A., em modelo experimental de pulmão, utilizando fluxo de gases frescos de 0,5 a 1,0 L.min^-1 e concluíram que o uso do O₂93 não levou a problemas adicionais, sugerindo que o O₂93 seria uma alternativa viável em anestesia.

Friesen e col. ⁵ realizaram levantamento em 52 hospitais do Canadá, que utilizavam oxigênio proveniente de P.S.A. em unidades de terapia intensiva, salas de emergência e em salas cirúrgicas. Observaram que na maioria dos locais era empregado fluxo de gases frescos de 2,0 L.min^-1. Não houve nenhum relato de evento adverso.

O presente estudo mostrou que o uso de oxigênio proveniente de P.S.A., dentro das condições propostas, induziu ao aumento progressivo da concentração de O₂93 ofertada no FGF e da FiO₂, com diferença estatística significativa entre ambas, que talvez possa ser imputada ao acúmulo de argônio. Todavia, não foram observados eventos adversos durante o período do estudo de 80 minutos.

Essas conclusões reforçam os estudos de Friesen e col. ⁵, que considera importante a monitorização da concentração do oxigênio no terminal de utilização e de Parker ¹⁸ que afirma que: "Como é possível monitorar a concentração do oxigênio no sistema de ventilação durante anestesia com baixo fluxo ou em sistemas fechados independentemente da sua fonte de suprimento, o uso de oxigênio provido por concentradores de oxigênio não pode em absoluto, impedir o uso de técnicas anestésicas com baixo fluxo."

Assim, esse estudo piloto, confirmando os resultados de Parker ^17-19, permitiu concluir que o uso de oxigênio provido por usinas concentradoras de oxigênio se mostrou seguro, em sistema de ventilação durante anestesia com fluxo de 500 mL.min^-1, nas condições estudadas, mantendo-se o princípio de monitorização contínua da concentração do oxigênio.

Apresentado em 30 de setembro de 2006

Aceito para publicação em 21 de agosto de 2007

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• 24. Amaral JLG, Ferreira ACP, Ferez D et al. Monitorização da respiração: oximetria e capnografia. Rev Bras Anestesiol, 1992; 42:51-58.

*

Recebido do Hospital Geral de Bonsucesso MS-RJ. Apresentado como Dissertação de Mestrado na Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  30 Nov 2007
• Data do Fascículo
  Dez 2007

Histórico

• Aceito
  21 Ago 2007
• Recebido
  30 Set 2006