Factores determinantes de la monitorización en ventilación mecánica no invasiva

Abstract

En los últimos años la ventilación mecánica no invasiva (VMNI) ha adquirido un gran protagonismo y la aparición de nuevos modelos de ventiladores ha ido acompañado del desarrollo de herramientas de monitorización para facilitar la adaptación del ventilador al paciente. Sin embargo, la evidencia acerca de la fiabilidad de los datos aportados por el software de los ventiladores es escasa y merece ser contrastada. La información que proporciona el ventilador debería ser un fiel reflejo de lo que sucede en la entrada de la vía aérea del paciente. En este sentido, hay que tener en cuenta que en VMNI hay una serie de factores, principalmente relacionados con las fugas por mal ajuste de la interfase, que pueden interferir en la fiabilidad de la determinación de parámetros de importancia clínica como el volumen corriente (VC) o las fugas. Por este motivo, la señal que se captura a nivel del ventilador ha de ser tratada mediante algoritmos matemáticos que tengan en cuenta todos estos factores. El presente proyecto se centra en el análisis de las consecuencias que las fugas tienen sobre la fiabilidad de los algoritmos matemáticos que utilizan los ventiladores de uso más común. Los tres trabajos se han desarrollado en un entorno de laboratorio de simulación en VMNI y se ha analizado el comportamiento de diferentes modelos de ventiladores en presencia de fugas, tanto lineales como no lineales, y la repercusión que la presencia de estas fugas tiene sobre la estimación del VC. Para ello se han comparado los datos obtenidos a partir del software de estos ventiladores con un sistema externo de adquisición de señales.También se ha evaluado el efecto de estas fugas no lineales sobre el funcionamiento y fiabilidad de una modalidad ventilatoria reciente, la presión soporte con volumen asegurado. En el primer estudio se analizaron cinco ventiladores en diferentes condiciones de mecánica pulmonar, presión soporte y nivel creciente de fuga intencional, observándose que todos los ventiladores estudiados menos uno infraestimaron el VC real de una forma directamente proporcional al nivel de fuga.La particularidad del ventilador con menor desviación es que incorpora un algoritmo corrector del valor de VC en función de la fuga por la válvula. En el segundo estudio se evaluó la fiabilidad de la estimación del VC y de las fugas no intencionales en un modelo con fugas aleatorias o no lineales solo durante una fase del ciclo. Se compararon los valores estimados por cinco software (cuatro comerciales y uno de diseño propio, que analiza de forma separada las fugas durante la inspiración y la espiración) con los obtenidos mediante sistema externo. En el modelo con exceso de fuga inspiratoria, el VC fue sobreestimado por cuatro ventiladores comerciales. La menor desviación se obtuvo con el software propio. En el modelo con fuga no intencional espiratoria el VC fue infraestimado por tres software de manera significativa y cuatro software sobreestimaron los valores de fuga. Es decir, la presencia de fugas no intencionales no lineales puede ser una fuente de error en la estimación del VC y de las fugas no intencionales. En el tercer estudio se evaluó la influencia de las fugas no lineales en el funcionamiento de la modalidad de presión soporte con volumen asegurado. Para ello se estudiaron seis ventiladores comerciales y se programó un VC predeterminado de 550 mL con un amplio rango de valores de presión soporte. Se observó que tanto en el modelo con fuga no intencional inspiratoria como en el modelo con fuga no intencional espiratoria la capacidad de estos ventiladores para garantizar un VC mínimo se ve alterada por la presencia de error en la determinación del VC

In recent years, noninvasive ventilation (NIV) has taken a leading role and the emergence of new models of ventilators has been accompanied by the development of monitoring tools in order to facilitate patient ventilator synchrony. However, evidence about the reliability of data provided by the ventilator software is scarce and should be tested. The information provided by buil-in software should be a true reflection of what happens at the entrance of the patient's airway. In this sense, it should be taken into account that in noninvasive ventilation there are some factors, mainly related with leaks due to poor fited interfaces, that may interfere in reliability of tidal volume (TV) and leakage measures. Therefore, the signal captured at the ventilator needs to be treated by mathematical algorithms that take in mind all these factors. This project focuses on the analysis of the consequences that leaks have on the reliability of mathematical algorithms that most common ventilators use. The three studies were conduced in a noninvasive mechanical ventilation laboratory under simulation conditions and the behavior of different models of ventilators was analyzed in presence of leaks (both linear and nonlinear) and it was also analyzed the impact that these leaks have on tidal volume estimation. For this purpuse, values provided by the built-in software of each ventilator were compared with values monitored through an external signal acquisition system. It was also evaluated the effect of nonlinear leaks on the performance and reliability of a recent ventilatory mode, volume-targeted pressure support mode . In the first study five ventilators were tested under different conditions of mechanic respiratory pattern, pressure support and increasing level of intentional leak. It was observed that all ventilators but one underestimated real TV and this underestimation was directly proporcional to the level of leakage. The particularity of the ventilator with less deviation was that it included an algorithm that computes the pressure loss through the tube as a function of the flow exiting the ventilator In the second study the reliability of the estimation of TV and unintentional leakage was assesed in a model with random leaks (or nonlinear) only during a phase of the cycle. The estimated values provided by five software (four commercial and a fifth ventilator-independent ad hoc designed external software tool which analyzes separately leaks during inspiration and expiration) were compared with those obtained by the external signal acquisition system . In the model with excess of inspiratory leaks, TV was overestimated by all four commercial software tools whereas the ventilator independent software gave the smaller difference. In the model with excess of expiratory leaks VT was significantly underestimated by three software and four software significantly overestimated the values of leakage. So the presence of nonlinear unintentional leakage can be a source of error in the estimation of TV and unintentional leakage. In the third study influence of random leaks in volume-targeted pressure support mode was assessed. Six commercial ventilators were studied for this purpose, and a pre-set VT of 550 mL was programmed with a wide range of pressure support values. It was observed that both in unintentional inspiratory or expiratory leakage model the capacity of these ventilators to ensure a minimum delivered TV is altered by the presence of an error in the determination of TV.