notizie sull'azienda Principi chiave, usi e sicurezza dei ventilatori anestetici spiegati

Immagina un paziente sul tavolo operatorio, la cui vita è sostenuta da una macchina sofisticata: il ventilatore per anestesia. Ogni respiro erogato, ogni regolazione della pressione, è fondamentale per la sicurezza del paziente e il recupero postoperatorio. Ma come si fa a scegliere un ventilatore per anestesia affidabile e ad alte prestazioni per salvaguardare la vita? Questo articolo approfondisce ogni aspetto dei ventilatori per anestesia, dal loro sviluppo storico alla tecnologia all'avanguardia, ai principi di funzionamento e alle applicazioni cliniche, per aiutarti a prendere una decisione informata.

Nel 1846, le prime forme di anestesia si basavano su semplici vaporizzatori, che richiedevano ai pazienti di respirare spontaneamente per inalare i gas anestetici. Oggi, i ventilatori per anestesia si sono evoluti in dispositivi altamente avanzati e automatizzati. Dalla macchina per anestesia HEG Boyle sviluppata da Coxeters nel 1917 al ventilatore a pressione positiva automatica Pulmoflator inventato da Blease nel 1945, e ora alle postazioni di lavoro per anestesia integrate con capacità di ventilazione di livello ICU prodotte da aziende come Dräger e Datex-Ohmeda, i ventilatori per anestesia hanno subito una notevole trasformazione.

I moderni ventilatori per anestesia sono dotati di sofisticati sistemi di controllo computerizzato e di molteplici miglioramenti ai circuiti respiratori, che consentono un supporto ventilatorio avanzato per i pazienti in condizioni complesse. Di seguito, esploriamo la classificazione, i principi di funzionamento, le modalità di ventilazione dei nuovi ventilatori e i miglioramenti nei circuiti respiratori, insieme ai potenziali rischi associati all'uso del ventilatore.

I ventilatori per anestesia possono essere classificati in vari modi, anche in base al meccanismo d'azione:

1. Ventilatori meccanici a pollice: Questi funzionano secondo il principio del raccordo a T, generando una ventilazione a pressione positiva intermittente occludendo ritmicamente il raccordo a T. Ad esempio, il ventilatore Sechrist utilizza una valvola pneumatica invece del dito dell'anestesista, con il ciclo della valvola determinato dalle impostazioni sul pannello di controllo del ventilatore.
2. Ventilatori a divisore di volume minuto: Questi erogano gas pressurizzato al sistema respiratorio, raccolto in un sacco serbatoio continuamente pressurizzato da una molla, un peso o un ritorno elastico. Sono dotati di valvole inspiratorie ed espiratorie controllate da un meccanismo "bistabile". Tutto il gas di alimentazione viene erogato al paziente. Ad esempio, se il flusso di gas fresco al paziente è di 10 L/min, questo volume viene erogato come ventilazione al minuto, ma diviso in volumi correnti in base alle impostazioni del ventilatore (ad esempio, 10 respiri da 1 L o 20 respiri da 0,5 L). Esempi includono i ventilatori East-Freeman, Flomasta e Manley MP3.
3. Ventilatori a compressione di sacco: Questi vengono tipicamente utilizzati con sistemi a cerchio o Mapleson D. Il sacco può essere compresso pneumaticamente (posto in una camera riempita di gas di alimentazione) o meccanicamente (tramite un motore, ingranaggi, leve, molle o pesi). Esempi includono i ventilatori Manley Servovent, Penlon Nuffield serie 400, Ohmeda 7800 e Servo serie 900.
4. Ventilatori a soffio intermittente: Questi sono azionati da una fonte di gas o aria compressa a 45–60 psi. Il gas di alimentazione viene solitamente erogato non diluito al paziente, ma può essere miscelato con aria, ossigeno o gas anestetici tramite un dispositivo Venturi. Esempi includono i ventilatori Pneupac e Penlon Nuffield serie 200.

I moderni ventilatori per anestesia possono anche essere classificati in base alla fonte di alimentazione, al meccanismo di azionamento, al tipo di circuito, al meccanismo di ciclaggio e al tipo di mantice.

Le fonti di alimentazione includono gas compresso, elettricità o una combinazione di entrambi. I vecchi ventilatori pneumatici richiedevano solo una fonte di alimentazione pneumatica, mentre i moderni ventilatori elettronici necessitano di elettricità o di una combinazione di elettricità e gas compresso.

• Doppio circuito: Ventilatori a mantice.
• Circuito singolo: Ventilatori a pistone.

I ventilatori a doppio circuito sono i più comuni nelle moderne postazioni di lavoro per anestesia. Questi sono dotati di un design a mantice in stile cassetta, in cui il gas di alimentazione pressurizzato comprime il mantice, erogando la ventilazione al paziente. Esempi includono i ventilatori Datex-Ohmeda 7810, 7100, 7900 e 7000, nonché i ventilatori North American Dräger AV-E e AV-2+.

I ventilatori a pistone (ad esempio, Apollo, Narkomed 6000, Fabius GS) utilizzano un motore controllato da computer invece del gas compresso per erogare il gas respiratorio. Questi sistemi hanno un singolo circuito del gas paziente anziché circuiti separati per il paziente e i gas di alimentazione.

La maggior parte dei ventilatori per anestesia sono a ciclo temporale e forniscono ventilazione meccanica controllata. La fase inspiratoria viene avviata da un dispositivo di temporizzazione. I vecchi ventilatori pneumatici utilizzavano la temporizzazione fluidica, mentre i moderni ventilatori elettronici utilizzano la temporizzazione a stato solido e sono classificati come a ciclo temporale e controllati elettronicamente.

La direzione del movimento del mantice durante l'espirazione determina la loro classificazione. I mantici ascendenti (in piedi) si alzano durante l'espirazione, mentre i mantici discendenti (appesi) cadono. La maggior parte dei moderni ventilatori per anestesia utilizza mantici ascendenti, che sono più sicuri. In caso di disconnessione, i mantici ascendenti collassano e non si riempiono, mentre i mantici discendenti continuano a muoversi, potenzialmente aspirando aria ambiente nel sistema respiratorio. Alcuni sistemi più recenti (ad esempio, Dräger Julian, Datascope Anestar) utilizzano mantici discendenti con allarmi di apnea CO₂ integrati per la sicurezza.

Questi ventilatori sono costituiti da un mantice alloggiato in una camera di plastica rigida trasparente. Il mantice funge da interfaccia tra il gas respiratorio e il gas di alimentazione. Durante l'inspirazione, il gas di alimentazione (ossigeno o aria pressurizzata a 45–50 psi) viene erogato nello spazio tra la parete della camera e il mantice, comprimendo il mantice ed erogando il gas anestetico al paziente. Durante l'espirazione, il mantice si riespande mentre il gas respiratorio entra e il gas in eccesso viene sfiatato nel sistema di scavenging. I design a mantice ascendente creano intrinsecamente 2–4 cm H₂O di pressione positiva di fine espirazione (PEEP).

I ventilatori a pistone (ad esempio, Apollo, Narkomed 6000, Fabius GS) utilizzano un motore elettrico per comprimere il gas nel circuito respiratorio, generando l'inspirazione meccanica. Il design a pistone rigido consente un'erogazione precisa del volume corrente, con il controllo computerizzato che abilita modalità di ventilazione avanzate come la ventilazione obbligatoria intermittente sincronizzata (SIMV), la ventilazione a controllo di pressione (PCV) e la ventilazione con supporto di pressione (PSV).

• Funzionamento silenzioso.
• Nessuna PEEP intrinseca (a differenza dei ventilatori a mantice ascendente).
• Maggiore precisione nel volume corrente erogato grazie alla compensazione della compliance e delle perdite, al disaccoppiamento del gas fresco e al design a pistone rigido.
• L'elettricità alimenta il pistone, eliminando la necessità di gas di alimentazione.
• I sensori di pressione consentono un'erogazione precisa del volume.

• Perdita del familiare feedback visivo del mantice ascendente durante la disconnessione.
• Il funzionamento silenzioso può rendere il ciclo regolare meno udibile.

Quando si utilizza un ventilatore, la valvola di limitazione della pressione regolabile (APL) deve essere funzionalmente rimossa o isolata dal circuito. L'interruttore sacco/ventilatore lo realizza. In modalità "sacco", il ventilatore è escluso, consentendo la ventilazione spontanea/manuale. In modalità "ventilatore", il sacco respiratorio e la valvola APL sono esclusi dal circuito. Alcune macchine più recenti escludono automaticamente la valvola APL quando il ventilatore è acceso.

Il disaccoppiamento del gas fresco è una caratteristica di alcune postazioni di lavoro per anestesia più recenti con ventilatori a pistone o a mantice discendente. Nei sistemi a cerchio tradizionali, il flusso di gas fresco è direttamente accoppiato al circuito, aumentando il volume corrente erogato. Con il disaccoppiamento, il gas fresco viene deviato durante l'inspirazione in un sacco serbatoio, che accumula gas fino all'espirazione. Ciò riduce il rischio di volutrauma o barotrauma da flusso di gas fresco eccessivo. Esempi includono i ventilatori Dräger Narkomed 6000 e Fabius GS.

I primi ventilatori per anestesia erano più semplici dei ventilatori ICU, con meno modalità di ventilazione. Tuttavia, poiché i pazienti in condizioni critiche vengono sempre più spesso sottoposti a interventi chirurgici, la domanda di modalità avanzate è cresciuta. Le moderne macchine per anestesia ora incorporano molte modalità di ventilazione in stile ICU.

Tutti i ventilatori offrono VCV, erogando un volume preimpostato a flusso costante. La pressione inspiratoria di picco varia con la compliance del paziente e la resistenza delle vie aeree. Impostazioni tipiche:

• Volume corrente: 6–10 mL/kg.
• Frequenza respiratoria: 8–12 respiri/min.
• PEEP: iniziare a 0–5 cm H₂O e titolare.

In PCV, la pressione inspiratoria è costante e il volume corrente varia. Il flusso è inizialmente elevato per raggiungere la pressione impostata all'inizio dell'inspirazione, quindi diminuisce per mantenere la pressione (schema di flusso decelerante). La PCV migliora l'ossigenazione nella chirurgia bariatrica laparoscopica ed è ideale per i neonati, le pazienti in gravidanza e quelli con sindrome da distress respiratorio acuto.

Questa modalità più recente combina PCV con un obiettivo di volume corrente. Il ventilatore eroga volumi correnti uniformi a bassa pressione utilizzando un flusso decelerante. Il primo respiro è controllato dal volume per determinare la compliance del paziente e i respiri successivi regolano di conseguenza la pressione inspiratoria.

SIMV eroga respiri garantiti sincronizzati con lo sforzo del paziente, consentendo respiri spontanei tra i respiri obbligatori. È utile in anestesia generale in cui i farmaci (ad esempio, anestetici, bloccanti neuromuscolari) influiscono sulla frequenza respiratoria e sul volume corrente. SIMV può essere controllato dal volume (SIMV-VC) o controllato dalla pressione.

PSV è utile per mantenere la respirazione spontanea in anestesia generale, in particolare con le vie aeree sopraglottiche (ad esempio, maschera laringea). Riduce il lavoro respiratorio e compensa la ridotta capacità residua funzionale causata dagli anestetici inalati. Alcuni ventilatori offrono un backup di apnea (PSV-Pro) se gli sforzi spontanei cessano.

Esempi includono il Datex-Ohmeda S/5 ADU, che utilizza un mantice ascendente a doppio circuito pneumatico controllato da microprocessore con un sensore di flusso/pressione "D-Lite" a Y, e le postazioni di lavoro Dräger Narkomed 6000, Fabius GS e Apollo, che utilizzano ventilatori a circuito singolo azionati da pistone con disaccoppiamento del gas fresco.

Gli allarmi di disconnessione sono fondamentali e devono essere attivati passivamente durante l'uso. Le postazioni di lavoro devono avere almeno tre allarmi di disconnessione: bassa pressione inspiratoria di picco, basso volume corrente espirato e bassa CO₂ espirata. Altri allarmi includono alta pressione di picco, alta PEEP, bassa pressione di alimentazione dell'ossigeno e pressione negativa.

I problemi comuni includono disconnessioni del circuito respiratorio, accoppiamento del flusso di gas fresco del ventilatore (aumento del volume corrente e della pressione di picco con un flusso di gas fresco elevato), alta pressione delle vie aeree (rischio di barotrauma o compromissione emodinamica), problemi di assemblaggio del mantice (perdite o malfunzionamenti), discrepanze del volume corrente (a causa della compliance o delle perdite del circuito), interruzioni di corrente e spegnimento accidentale del ventilatore.