Asincronías paciente-ventilador en ventilación mecánica no invasiva. Del laboratorio a la práctica clínica

Abstract

La prevalença i tipologia de les asincronies pacient-ventilador es coneix en trets molt generals a la pràctica clínica de la ventilació domiciliària no invasiva (VMNID), però no s'ha descrit detalladament a la literatura. Aquesta manca d’informació fa referència també a diferents fenòmens intrínsecs i extrínsecs que poden intervenir durant el tractament. L'objectiu del projecte és determinar la presència i el tipus d'asincronies en diferents condicions de mecànica pulmonar i demanda ventilatòria i en diferents models de ventiladors en un entorn de banc de proves i, posteriorment, verificació dels resultats en l'entorn clínic. Es van dissenyar tres estudis de banc de proves que simulaven diferents tipus de pacient en diferents condicions de fuga no intencional, introducció de gasos al circuit i variacions en la demanda inspiratòria. Es va utilitzar un simulador actiu connectat a un polígraf de senyals i a un pneumotacògraf extern. Es van analitzar els registres utilitzant un programari integrat en el polígraf. De la mateixa manera, es va comprovar l’aparició d’asincronies en condicions similars en pacients reals per avaluar la coincidència dels resultats. Els resultats obtinguts van mostrar diferències significatives en el comportament de la ventiladors per a VMNIDs en funció del disseny del trigger i la pressurització, tant a nivell de banc de proves com en entorns clínics. Aquestes diferències van influir en la presència i tipus d'asincronies en pacients sota VMNID. Concretament, després de introducció d'un gas extern al circuit, els ventiladors provats van mostrar diferents respostes i diferents graus de correcció. Aquests comportaments van ser diferents en funció de la quantitat de gas, el nivell d'activació i el tipus de font externa de gas utilitzat. També hi va haver diferències en l'entorn de laboratori en la resposta de diferents models de ventiladors davant d'un model de fuita no intencional. Finalment també van demostrar diferències significatives a nivell de capacitat de pressurització en una sèrie de ventiladors en un entorn de banc de proves davant esforços progressivament creixents. Un cop classificats els ventiladors en funció dels resultats del banc de proves, els models amb un millor comportament al banc de proves va provocar una major descàrrega muscular a igualtat de pressió suport en una cohort de pacients amb MPOC. La conclusió del projecte és que la combinació dels factors estudiats aïllats o combinats, tant intrínsecs com extrínsecs al pacient amb VMNID, van influir en l'aparició d'asincronies pacient-ventilador. El coneixement de la fisiopatologia pulmonar a nivell del pacient i el funcionament tècnic dels dispositius utilitzats en la pràctica clínica és essencial per a l'eficàcia del VMNID.

La prevalencia y tipología de las asincronías paciente-ventilador es conocida en rasgos muy generales en la práctica clínica de la ventilación no invasiva domiciliaria (VMNID), pero no ha sido detalladamente descrita o estudiada en la literatura. Esta carencia de información se encuentra frente a diferentes fenómenos intrínsecos y extrínsecos al paciente que pueden intervenir en su aparición durante el tratamiento. El objetivo del proyecto fue determinar la presencia y el tipo de asincronías bajo diferentes condiciones de mecánica pulmonar y demanda ventilatoria y frente a diferentes modelos de ventiladores comerciales en un entorno de banco de pruebas y verificar los resultados en el entorno clínico real. Se diseñaron tres estudios en banco de pruebas que simularon diferentes tipos de paciente bajo diferentes condiciones de fuga no intencional, introducción de gas terapéutico o variaciones en la demanda inspiratoria. Para ello se utilizó un simulador respiratorio conectado a un polígrafo de señales y un neumotacógrafo externo. Se analizaron los registros mediante un software incorporado al polígrafo. De igual manera, se comprobó la aparición de asincronías bajo las mismas condiciones en paciente real para comprobar la coincidencia o no de los resultados.

Los resultados obtenidos mostraron diferencias significativas en el comportamiento de los ventiladores para VMNID en función del diseño del trigger y de la presurización, tanto a nivel de banco de pruebas como en entorno clínico. Estas diferencias influyeron en la presencia y el tipo de asincronías en pacientes bajo VMNID. De forma específica, tras introducción de un gas externo en el circuito, los ventiladores probados mostraron diferentes respuestas y distintos grados de corrección. Estos comportamientos fueron diferentes según la cantidad de gas, el nivel de activación y el tipo de fuente de gas externa empleada. También existieron diferencias en entorno de laboratorio en la respuesta de diferentes modelos de ventilador ante un modelo de fuga no intencional. Finalmente, se demostraron también diferencias significativas a nivel de capacidad de presurización en una serie de ventiladores en entorno de banco de pruebas ante esfuerzos crecientes. Una vez categorizados en función de los resultados en banco de pruebas, los ventiladores con mejor comportamiento en banco causaron mayor descarga muscular a igualdad de presión soporte en una cohorte de pacientes con EPOC.

La conclusión del proyecto es que la combinación de los factores estudiados de manera aislada o combinada, tanto intrínsecos, como extrínsecos al paciente con VMNID, influyeron en la aparición de asincronías paciente-ventilador. El conocimiento de la fisiopatología pulmonar del paciente y del funcionamiento técnico de los dispositivos utilizados en la práctica clínica es esencial para la efectividad de la VMNID.

The prevalence and types of patient-ventilator asynchronies is roughly known in the clinical practice of non-invasive home ventilation, but it has not been described or studied in-depth in the literature. This lack of information is faced with different phenomena intrinsic and extrinsic to the patient that may intervene in its appearance during treatment. The objective of the project was to determine the presence and type of asynchronies under different conditions of lung mechanics and ventilatory demand and against different models of commercial ventilators in a test bench environment. After that, the results were compared with the real clinical environment. Three test bench studies that simulated different types of patients under different conditions of unintentional leakage, introduction of therapeutic gas, or variations in inspiratory demand were designed. For this purpose, a respiratory simulator connected to a signal polygraph and an external pneumotachograph were used. The records were analysed using software incorporated to the polygraph. In the same way, the appearance of asynchronies was verified under the same conditions in clinical environment (real patients) to verify the coincidence or not of the results.

The results obtained showed significant differences in the behaviour of the ventilators for depending on the design of the trigger and the pressurization, both at the bench model and in the clinical environment. Specifically, after introducing an external gas into the circuit, the tested ventilators showed different responses and different degrees of correction. These behaviours were different depending on the amount of gas, the level of activation and the type of external gas source used. There were also differences in the laboratory environment in the response of different ventilator models to an unintentional leak model. Finally, significant differences related to the pressurization capacity in a group of ventilators in a bench environment in the face of increasing efforts were also demonstrated. Once categorized based on test bench results, ventilators with better performance in the bench model presented greater muscle unloading at equal pressure support in a cohort of COPD patients.

The conclusion of the project is that the combination of factors studied in isolation or in combination, both intrinsic and extrinsic to the patient with non-invasive ventilation, influenced the appearance of patient-ventilator asynchronies. Knowledge of the patient's pulmonary pathophysiology and the technical performance of the devices used in clinical practice is essential for the effectiveness of the therapy.