Livro Bonassa
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i
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
Jorge Bonassa
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
iii
Índice
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais ............................................................. 1
Introdução ................................................................................................................. 1
Conceitos Básicos ..................................................................................................... 1
Sistema de Ventilação ........................................................................................... 1
Resistência das vias aéreas .................................................................................... 8
Resistência através de um tubo .......................................................................... 8
Resistência do sistema respiratório .................................................................. 11
Complacência ...................................................................................................... 12
Complacência do sistema respiratório .............................................................. 12
Complacência do Sistema de Ventilação .......................................................... 13
Equação do Movimento ....................................................................................... 14
Constante de Tempo ........................................................................................ 16
Medida da Resistência e Complacência no ventilador ...................................... 18
Trabalho Respiratório ...................................................................................... 19
Ciclos e modos de ventilação .................................................................................. 21
Ciclos ventilatórios .............................................................................................. 21
Modos ventilatórios ............................................................................................. 23
Modos Básicos ................................................................................................ 23
Modo Controlado ........................................................................................ 23
Modo Assistido ........................................................................................... 25
Modo SIMV ................................................................................................ 25
Modo CPAP ................................................................................................ 26
Modos de Controle .......................................................................................... 26
Volume Controlado ..................................................................................... 26
Pressão Controlada ...................................................................................... 30
Pressão Suporte ........................................................................................... 34
Pressão Limitada ......................................................................................... 38
VAPS .......................................................................................................... 40
BIBLIOGRAFIA .................................................................................................... 44
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
1
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
Jorge Bonassa
Introdução
Um dos principais objetivos da ventilação mecânica é aliviar total ou parcialmente o
trabalho respiratório do paciente85,86
. O trabalho respiratório representa a energia
necessária para movimentar determinado volume de gás através das vias aéreas e
expandir o pulmão, permitindo que ocorram as trocas gasosas a nível alveolar74
. O
movimento de gases através das via aéreas, tanto durante a inspiração como durante a
expiração, irá gerar forças de atrito opostas à direção do movimento. A expansão do
pulmão irá distender estruturas visco-elásticas, envolvendo parede torácica, diafragma,
gerando forças de natureza visco-elásticas. Durante a ventilação espontânea, o paciente
deve desenvolver através dos músculos respiratórios, uma força inspiratória suficiente
para vencer as forças de atrito e as visco-elásticas. A ocorrência da patologia pulmonar
invariavelmente representa um aumento das forças que se opõe ao movimento dos
gases, exigindo níveis elevados de esforço por parte do paciente, e predispondo a
ocorrência da fadiga muscular 73
.
Nessa situação, é indicado o uso de equipamentos - ventiladores artificiais - capazes de
“bombear” os gases para dentro dos pulmões, de forma cíclica, permitindo intervalos
para que o volume inspirado seja exalado passivamente72
. Essa forma de ventilação,
utilizando pressão positiva para bombear o gás para o interior dos pulmões, é a forma
mais usual, embora existam equipamentos capazes de gerar uma pressão negativa. Na
ventilação com pressão negativa, a pressão é aplicada ao redor da caixa torácica do
paciente, através de coletes rígidos, promovendo a expansão do tórax e a inspiração,
entretanto essa forma não será abordada nesse capítulo.
O objetivo desse capítulo é apresentar uma análise do ponto de vista funcional dos
ventiladores artificiais. Para tanto serão apresentados os conceitos básicos envolvidos na
ventilação mecânica e a descrição funcional dos ventiladores a partir dos modos de
ventilação. Através da utilização de exemplos numéricos pretende-se fornecer ao leitor
um guia para o entendimento dos modos de operação dos ventiladores modernos e sua
inter-relação com a mecânica respiratória do paciente.
Conceitos Básicos
Sistema de Ventilação
A partir de uma representação simplificada do sistema respiratório e de um ventilador
artificial (Fig. 1), é possível a descrição dos mecanismos básicos envolvidos na
ventilação mecânica.
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
2
Válvulade
fluxo
Válvulade
exalação
MONITORPAINEL
DECONTROLES
CPUTransdutor
de fluxo
Transdutorde pressão Pva
CIRCUITO RESPIRATÓRIO
Ramo inspiratório
Ramo expiratório
PACIENTE
VENTILADOR
Fluxo
Figura 1: Representação esquemática de um ventilador conectado ao paciente. A partir dos controles
efetuados através do painel de controles e da monitorização realizada pelos transdutores de pressão e
fluxo, é realizado o controle das válvulas de fluxo e exalação através do circuito de controle do
ventilador. O ventilador inicia a fase inspiratória abrindo a válvula de fluxo e fechando a válvula de
exalação. O paciente é representado através das vias aéreas, dos pulmões e da caixa torácica.
O modelo simplificado de ventilador é constituído por uma válvula de fluxo, uma
válvula de exalação, transdutores de pressão e fluxo, painel de controles e
monitorização e circuito de controle11
.
A válvula de fluxo do modelo apresenta a via de entrada ligada a uma fonte de ar e/ou
oxigênio. A pressão de alimentação das válvulas de fluxo se situa geralmente em torno
de 1 a 1,5 atmosferas. Internamente, uma esfera atuando sobre uma sede, controla a
abertura da passagem do gás. A posição da esfera em relação à sede define o fluxo
inspiratório. O movimento da esfera é realizado por um motor de passo controlado
através de microprocessador. Existem diversos modelos construtivos de válvulas de
fluxo disponíveis nos ventiladores modernos27
(Fig.2).
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
3
MOTOR DE PASSO
CAME
ESFERA
ENTRADASAÍDA
2L/min
4L/min
8L/min
16L/min
32L/min
64L/min
ENTRADA
ENTRADA
BOBINA
NÚCLEO
SAÍDA
MOTOR DE PASSO
CAME
PINÇA
TUBO FLEXÍVEL
Articulação
A. C.
D.
BOBINA
ESFERA
ENTRADASAÍDA
NÚCLEO
Figura 2: Representação esquemática de diversos modelos construtivos de válvula de fluxo: A. Um motor
de passo atuando sobre uma esfera controla a abertura da passagem do fluxo. B. O acionamento da esfera,
nesse caso, é realizado por um solenóide proporcional. C. Um mecanismo tipo pinça, acionado por motor
de passo, atua sobre um tubo flexível, controlando a área de passagem do fluxo. D. Uma série de
solenóides, calibrados com fluxos discretos, obedecendo à relação 2n, ao serem acionados (abertos) na
combinação apropriada, permitem ajustar o fluxo requerido. Por exemplo: fluxo 6L/min = solenóides 2 e
4 L/min acionados; 50L/min = solenóides 2, 16 e 32 L/min acionados.
A saída da válvula de fluxo é ligada ao ramo inspiratório do circuito do paciente.
A extremidade do ramo expiratório é conectada à válvula de exalação. A atuação de um
diafragma sobre um bocal controla a abertura e fechamento do ramo expiratório. O
movimento do diafragma também é realizado por um motor de passo controlado pelo
microprocessador. Também no caso da válvula de exalação, existem diversas
possibilidades construtivas, dependendo do ventilador (Fig. 3).
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
4
MOTOR DE PASSO
ÍMÃCAME
SAÍDA
Fluxoexpiratório
PINÇATUBO FLEXÍVEL
Articulação
A. B. BOBINA
SAÍDA
Fluxoexpiratório
D.
ÍMÃ
BOBINA
MOLA
C.
SAÍDA
Fluxoexpiratório
PEEP
PIP
SOLENÓIDE
Figura 3: Representação esquemática de diversos modelos construtivos de válvula de exalação: A. Um
motor de passo atuando sobre um diafragma flexível controla a abertura do ramo expiratório. B. O
acionamento do diafragma é realizado por uma bobina eletromagnética. C. Um solenóide comuta as
pressões inspiratória e expiratória, provenientes de válvulas pneumáticas, que atuam sobre o diafragma.
D. Uma bobina eletromagnética aciona um mecanismo tipo pinça, que controla a área de passagem de um
tubo flexível.
Os sinais de pressão e fluxo são medidos na saída do “Y” do circuito respiratório, onde
é conectado o tubo endotraqueal, que se constitui na interface paciente - ventilador.
A medição de pressão é realizada por um transdutor de pressão, que transforma o sinal
pneumático em sinal elétrico. Os transdutores de pressão atuais incorporam sensores de
silício cujas propriedades elétricas são sensíveis à pressão.
A medição do fluxo pode ser realizada em diversos pontos do sistema. Existem
ventiladores que realizam a medida de fluxo na saída da válvula de fluxo (fluxo
inspiratório), e/ou na saída da válvula de exalação (fluxo expiratório). Outros utilizam
um sensor junto ao paciente, medindo tanto o fluxo inspiratório como expiratório. Os
tipos de sensores mais utilizados para medição do fluxo são pneumotacógrafos, turbinas
e anemômetros de fio aquecido 45
(Fig.4).
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
5
A. Pneumotacógrafo tipo Fleisch B. Pneumotacógrafo de Área Fixa
D.Sensor Tipo Turbina
Fluxo Fluxo
Fluxo
P1
P1
P2
P2
P1-P2 P1-P2
Fluxo Fluxo
R
C.Pneumotacógrafo de Área Variável
Fluxo
P1 P2
P1-P2
Fluxo
Sensor óptico
Aletasdefletoras
Pás daturbina
E.Sensor Tipo Fio Aquecido
Fluxo
Fio de Platina
Temp Fluxo
P Fluxo
Rotação Fluxo
Figura 4: Representação esquemática de diversos tipos de sensores de fluxo: A. Nos pneumotacógrafos, a
passagem do fluxo por uma restrição calibrada, ocasiona uma queda de pressão. Essa queda de pressão,
proporcional ao fluxo, é medida por um transdutor de pressão diferencial. Nos pneumotacógrafos tipo
Fleisch, que utilizam um arranjo de tubos de pequeno diâmetro em paralelo, a relação entre o fluxo e a
queda de pressão P1 - P2 é linear. B. Nos pneumotacógrafos que utilizam uma restrição fixa de maior
diâmetro, a relação pressão x fluxo aumenta com o fluxo, e exige a linearização através de algoritmos
e/ou circuitos eletrônicos. C. A utilização de uma lâmina flexível, resultando em uma área variável,
aumenta a sensibilidade do pneumotacógrafo para baixos fluxos. D. A passagem do gás através de pás
fixas direcionadoras de fluxo, causa a rotação das pás rotativas da turbina. A rotação é proporcional ao
fluxo e/ou volume deslocado. Os sensores de turbina apresentam pouca sensibilidade para baixos fluxos,
influenciados pelo atrito e inércia, sendo mais utilizados para expirometria. E. A passagem do fluxo por um fio de platina aquecido, promove uma troca de calor. Através de um circuito de controle, a corrente
elétrica através do fio é aumentada de forma a manter a temperatura constante. A corrente de
realimentação é proporcional ao fluxo.
A medida de volume é obtida através do sinal de fluxo. O fluxo representa a velocidade
com que um determinado volume de fluído está sendo movimentado. Realizando-se a
somatória dos fluxos a cada instante, ou seja, calculando-se a integral do fluxo em
relação ao tempo, obtém-se o volume deslocado entre os instantes considerados. A
integração do sinal de fluxo pelo microprocessador fornece o valor dos volumes
inspirado e exalado.
A partir dos controles efetuados através do painel de controles e da monitorização
realizada pelos transdutores de pressão e fluxo, é realizado o controle das válvulas de
fluxo e exalação através do circuito de controle do ventilador.
O paciente é representado através das vias aéreas, dos pulmões e da caixa torácica, cujas
propriedades mecânicas serão discutidas ao longo deste capítulo.
A ventilação mecânica é realizada por meio de ciclos ventilatórios, apresentando duas
fases: inspiratória e expiratória. De forma bastante simples, o ventilador inicia a fase
inspiratória abrindo a válvula de fluxo e fechando a válvula de exalação. Nessa fase
ocorre o enchimento dos pulmões com o ventilador exercendo a pressão necessária para
vencer o atrito nas vias aéreas e expandir os pulmões. O final da fase inspiratória irá
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
6
coincidir com o início da fase expiratória, com o ventilador fechando a válvula de fluxo
e abrindo a válvula de exalação. Nessa fase ocorre o esvaziamento dos pulmões, sendo
que a força motriz é a própria pressão no interior dos pulmões, ou seja, via de regra, a
exalação é passiva.
Os sinais de pressão, fluxo e volume podem ser representados graficamente, permitindo
uma análise detalhada do funcionamento do ventilador (Fig. 5), utilizando um exemplo
numérico:
30
60
Flu
xo
(L/m
in)
-30
-60
0,25
0,50
Vo
lum
e (
L)
10
20
30
40
0Pre
ssã
o (
cm
HO
)2
-10
50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tempo (s)
Tinsp. Texp.
Tciclo
Ins
pir
ató
rio
Ex
pir
ató
rio
PFI
PFE
Vinsp Vexp Vexp<Vinsp
Ppico
PEEP
A B C
Freq. = 60s/TcicloI : E = 1: Texp./Tinsp
0
Figura 5: Traçados das curvas de Fluxo, Volume e Pressão indicando os principais parâmetros que podem
ser extraídos da leitura gráfica. Os instantes A e B correspondem ao início da fase inspiratória (abertura
da válvula de fluxo e fechamento da válvula de exalação) e expiratória (fechamento da válvula de fluxo e
abertura da válvula de exalação) respectivamente.
a. Fluxo (L/min) x Tempo (s): A válvula de fluxo é aberta no instante 1seg. - início da
fase inspiratória - e o fluxo atinge o valor de 30L/min. O valor positivo indica que o
fluxo é inspiratório. O fluxo é mantido constante em 30L/min até o instante 2seg.
Nesse instante a válvula de fluxo é fechada, e o fluxo cai a zero (eixo horizontal).
Simultaneamente a válvula de exalação é aberta - início da fase expiratória - e o gás
no interior dos pulmões é exalado pela própria pressão no interior dos pulmões. O
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
7
fluxo atinge o valor máximo de -40 L/min. O valor negativo indica que o fluxo é
expiratório. À medida que o pulmão esvazia, diminui a pressão no seu interior e
conseqüentemente o fluxo expiratório. O fluxo expiratório zero indica o
esvaziamento total dos pulmões no instante 3seg. No instante 4s é iniciado um novo
ciclo.
b. Volume (L) x Tempo (s): No instante 1s é iniciado enchimento dos pulmões através
do fluxo inspiratório de 30L/min. O volume é definido como a integral do fluxo em
relação ao tempo e pode ser representado graficamente como a área da curva Fluxo x
Tempo77
. O volume inspirado é a área definida entre o a curva de fluxo inspiratório e
o eixo do tempo, e o exalado a área definida pelo fluxo expiratório. Como nesse caso
o fluxo é mantido constante, o volume aumenta linearmente, até o valor de 0,5L no
instante 2seg. Nesse instante, com o fechamento da válvula de fluxo e abertura da
válvula de exalação, se inicia o esvaziamento dos pulmões, com o volume retornando
a zero no instante 3s. Durante a exalação o volume diminui de forma exponencial.
Caso o volume exalado seja menor que o inspirado, a curva não irá retornar a zero,
refletindo a diferença entre os dois valores.
c. Pressão(cmH2O) x Tempo (s): Com o início do fluxo inspiratório no instante 1s,
ocorre um aumento abrupto de pressão na via aérea, correspondendo à pressão
necessária para vencer o atrito e movimentar os gases através das vias aéreas. À
medida que ocorre a expansão dos pulmões, e a distensão das estruturas visco-
elásticas, ocorre um aumento proporcional de pressão, necessária para vencer as
forças visco-elásticas. A pressão atinge seu valor máximo no instante 2 seg., quando
ainda existe fluxo inspiratório e os pulmões atingiram o volume máximo durante o
ciclo. A pressão retorna ao valor inicial - linha de base - durante a exalação. A
pressão da linha de base, durante a fase expiratória, pode ser mantida acima da
pressão atmosférica, através do controle da válvula de exalação. Ou seja, a válvula de
exalação pode permanecer parcialmente fechada, impedindo a saída de todo o
volume de gás do interior dos pulmões. Nesse caso a pressão expiratória é mantida
positiva, PEEP - Positive End Expiratory Pressure.
Através da análise gráfica pode-se determinar, utilizando os dados do exemplo:
- Tempo Inspiratório Tinsp = 2s - 1s = 1s
- Tempo Expiratório Texp = 4s - 2s = 2s
- Relação I : E = 1: Texp/Tinsp = 1: 2/1 = 1 : 2
- Período do ciclo ventilatório Tciclo = Tinsp + Texp = 1s + 2s = 3s
- Freqüência respiratória Freq. = 60s / Tciclo = 60s / 3s = 20 ciclos/minuto
- Fluxo inspiratório máximo = 30L/min
- Fluxo expiratório máximo = 40 L/min
- Volume inspirado Vinsp = 0,5L
- Volume exalado Vexp = 0,5L
- Pressão inspiratória máxima (pico) Pico = 25cmH2O
- Pressão expiratória PEEP = 5 cmH2O
A partir dessa descrição sucinta do funcionamento do ventilador artificial podem ser
detalhadas as propriedades do sistema respiratório e sua inter-relação com as variáveis
envolvidas na ventilação: resistência das vias aéreas e complacência do sistema
respiratório versus pressão, fluxo e volume.
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
8
Resistência das vias aéreas
Resistência através de um tubo
Para se movimentar um sólido sobre uma superfície, é necessário que a aplicação de
uma força suficiente para vencer as forças de atrito. Da mesma forma, para que o ar e
/ou oxigênio se movimente através das vias aéreas é necessário que exista uma
diferença de pressão positiva na direção do movimento. O fluxo de gás irá se
estabelecer em função dessa diferença de pressão e o seu sentido será do ponto de maior
para o de menor pressão. A pressão é a força motriz do fluxo.
A descrição de um experimento utilizando um tubo endotraqueal, um manômetro ou
transdutor de pressão e um fluxômetro facilita o entendimento do conceito da
resistência11
(Fig. 6).
120
0
5
1015
20
25
30
Pressão
cmH2O
PAPA
P = P = 0B atm
20
40
60
80
100
Fluxo
Fluxômetro
Manômetro
Tuboendotraqueal
Bsaída do
tubo
A entrada do tubo
Ar/oxigênio3,5 atm
Figura 6: Representação esquemática do arranjo para medida de resistência de um tubo endotraqueal. Para
cada fluxo ajustado no fluxômetro, é realizada a medida de pressão na entrada do tubo endotraqueal
(ponto A) utilizando-se de um manômetro ou transdutor de pressão.
O fluxômetro está conectado ao tubo endotraqueal, no ponto usualmente conectado ao
ventilador. Através de um “T” é realizada a medida da pressão nesse mesmo ponto A,
utilizando-se o transdutor de pressão. A outra extremidade do tubo, ponto B, está aberta,
ou seja, a pressão no ponto B é a pressão atmosférica. O experimento é conduzido
ajustando-se diversos fluxos e medindo-se a diferença de pressão entre os pontos A e B.
Como a pressão no ponto B é a pressão atmosférica (PB =0), a diferença de pressão
entre os dois pontos (PA-PB) é a própria pressão medida pelo transdutor no ponto A PA.
Foram obtidos os seguintes valores experimentais:
Fluxo (L/min)
PA-PB (cmH2O)
20 0,5
40 1,5
60 3,0
80 5,0
100 8,0
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
9
120 11
Os dados obtidos com esse experimento revelam que:
- As pressões medidas em dois pontos distintos do tubo são diferentes quando existe
um fluxo através do tubo. A pressão diminui no sentido do fluxo.
- A diferença de pressão entre dois pontos do tubo é maior para fluxos mais elevados.
A diferença de pressão entre os pontos A e B é a força motriz que movimenta os gases
através do tubo, vencendo as forças de atrito.
A relação entre a diferença de pressão entre dois pontos de um tubo, ou via aérea, e o
fluxo através do mesmo representa a resistência da via aérea Rva entre os dois pontos.
Rva = (PA-PB)/Fluxo
PA: Pressão na entrada do tubo endotraqueal (cmH2O)
PB: Pressão na saída do tubo endotraqueal (cmH2O)
Fluxo: Fluxo (L/s)
Obs. 60L/min = 1L/s
Para o tubo do experimento pode ser calculada a resistência para cada fluxo ensaiado.
Rva = (PA-PB)/Fluxo
Para Fluxo = 20L/min; (PA - PB)= 0,5cmH2O
20L/min = 20/60L/s = 1/3 L/s
Rva @ 20L/min = 0,5cmH2O/0,33L/s = 1,5cmH2O/L/s
Calculando-se Rva para os demais fluxos obtém-se:
Fluxo (L/min)
Rva (cmH2O/L/s)
20 1,50
40 2,25
60 3,00
80 3,75
100 4,8
120 5,5
Verifica-se que a resistência calculada não é constante, e aumenta com a elevação do
fluxo. Esse aumento de resistência em função do fluxo é explicado pela natureza do
fluxo que se estabelece no tubo (Fig. 7).
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
10
Fluxo Laminar: PA -PB = Rva . Fluxo
Velocidade dasmoléculas do gás
Aderência
BPA PB
Fluxo Turbulento: PA -PB = k1 . Fluxo + k2 . Fluxo2
Velocidade dasmoléculas do gás
Figura 7: Representação dos fluxos laminar e turbulento em um tubo. No fluxo laminar, as moléculas dos
gases movimentam-se em camadas concêntricas. A camada em contato com a parede do tubo apresenta
velocidade zero, e as demais deslizam entre si, em um movimento ordenado, obedecendo ao mesmo
sentido e direção, alcançando velocidade máxima no centro do tubo, apresentando um perfil parabólico.
No fluxo turbulento, as moléculas do gás apresentam uma movimentação desordenada, em trajetórias distintas, e o perfil de velocidades apresenta-se achatado.
Para fluxos menores, as moléculas dos gases movimentam-se em camadas concêntricas.
A camada em contato com a parede do tubo apresenta velocidade zero, e as demais
deslizam entre si, em um movimento ordenado, obedecendo o mesmo sentido e direção,
alcançando velocidade máxima no centro do tubo. Esse tipo de fluxo é denominado
laminar. Nesse caso, as forças de atrito são resultantes do movimento relativo das
moléculas do gás, resultando em uma espécie de resistência intrínseca do gás, em
função da viscosidade do gás.
Com o aumento do fluxo, as moléculas do gás apresentam uma movimentação
desordenada, em trajetórias distintas. Nesse caso, além da viscosidade, também influem
na resistência ao fluxo a densidade do gás e o atrito com as paredes do tubo. Esse é o
caso mais comum, presente inclusive no sistema respiratório.
No caso de fluxo turbulento, a equação que relaciona a queda de pressão entre dois
pontos de um tubo e o fluxo através do mesmo é dada por (equação de
Rohrer)9,21,29,70,98
:
PA-PB = K1.Fluxo + K2. Fluxo2
As constantes K1 e K2 representam os componentes da resistência para fluxo laminar e
turbulento.
Para o caso do tubo endotraqueal do experimento foram obtidos, através de regressão
linear os seguintes valores11
: K1 = 0,6 e K2= 2
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
11
Do ponto de vista prático, o mais usual é determinar a resistência a um determinado
fluxo. Ao se proceder dessa forma deve-se lembrar que o valor da resistência relaciona
exclusivamente a queda de pressão ao fluxo utilizado. Não é correto determinar-se o
valor de resistência para um valor de fluxo e utilizá-la indistintamente outros valores.
Conforme visto para o tubo endotraqueal, é necessária a utilização de diversos pontos na
faixa de fluxos possíveis para determinar-se uma equação que descreva adequadamente
o comportamento resistivo da via aérea.
Resistência do sistema respiratório
A mesma relação entre pressão e fluxo encontrada no tubo endotraqueal é válida para o
sistema respiratório, ou seja, para as vias aéreas naturais7,9,21,70
.
No caso do sistema respiratório, os pontos extremos podem ser considerados como a
pressão na boca, ou no caso do paciente em ventilação mecânica, a traquéia Ptr, e a
pressão intrapulmonar a nível alveolar Palv. Conhecendo-se as pressões traqueal e
alveolar para um determinado fluxo, é possível o cálculo da resistência das vias aéreas
do paciente.
Considerando a fase inspiratória, com um fluxo inspiratório constante, pode ser
utilizada a fórmula da resistência do tubo endotraqueal, onde PA = Ptr e PB= Palv
Rva = (Ptr-Palv)/Fluxo
Por exemplo, se durante a fase inspiratória, com um fluxo de 30L/min, a pressão
traqueal fosse 15cmH2O e a pressão alveolar 5cmH2O, resultaria:
30L/min = 30/60 L/s = 0,5 L/s
Rva = (15-5)cmH2O/0,5L/s = 20cmH2O/L/s
As mesmas considerações feitas para o tubo endotraqueal em relação ao fluxo laminar e
turbulento se aplicam para o sistema respiratório. Além disso, nem sempre dispomos de
fluxo constante. Por exemplo, para estimarmos a resistência expiratória, dispomos de
um fluxo decrescente, e conseqüentemente irão ocorrer alterações de resistência no
decorrer da fase expiratória. Devido à natureza elástica das via aéreas, também irão
ocorrer alterações decorrentes da própria deformação das vias aéreas4.
Apesar da importância das considerações apresentadas, para os objetivos desse capítulo
é suficiente entender a relação entre os gradientes de pressão e o fluxo ao longo das vias
aéreas.
No paciente em ventilação mecânica a pressão é medida antes do tubo endotraqueal.
Portanto os valores medidos de resistência utilizando-se a pressão inspiratória proximal,
referida como pressão na via aérea Pva, é na realidade a soma das resistências do tubo
endotraqueal e das vias aéreas do paciente.
Rva = Rva.tubo + Rva.paciente = (Pva-Palv)/Fluxo
A soma das resistências do tubo endotraqueal e do sistema respiratório se constitui na
própria resistência das vias aéreas Rva. A diferença de pressão entre a entrada do tubo
endotraqueal e a alveolar (Pva-Palv) é denominada Pressão Resistiva Pres. A resistência
das vias aéreas pode então ser simplificada:
Rva = Pres/Fluxo
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
12
Complacência
Complacência do sistema respiratório
O aumento do volume pulmonar durante a fase inspiratória ocasiona uma expansão dos
pulmões e conseqüentemente da parede torácica, distendendo as estruturas elásticas do
sistema respiratório. Analogamente a um sistema de molas, essa estrutura elástica irá
exercer uma força contrária e proporcional à deformação, por sua vez proporcional ao
volume inspirado. Essa força elástica, distribuída pela superfície do pulmão, irá gerar
uma pressão intrapulmonar positiva. A relação entre o volume inspirado e a variação de
pressão no interior dos pulmões representa a complacência do sistema
respiratório7,24,70,82
(Fig. 8).
Volume (L)
Pressãoalveolar
(cmH2O)
0 10 20 30 40
PEEP
Palv - PEEP
Vo
lum
e
Csr = tg = Palv-PEEP Volume
Complacência:
0
10
2030
40
50
60
Pressão
cmH2O
Palv
1/Csr=1/Cp + 1/Cct
50
Figura 8: Representação de um arranjo para determinação da relação entre o volume inspirado e a
variação de pressão no interior dos pulmões, definida como complacência do sistema respiratório. A
medida da pressão deve ser realizada em condições estáticas (fluxo zero). A curva Pressão x Volume,
representa a curva de complacência do sistema respiratório (pulmão e parede torácica). A inclinação da
curva em um determinado ponto determina a complacência para o volume considerado. Pelo traçado do exemplo, observa-se, que para volumes baixos a inclinação da curva, ou seja, a complacência, é menor.
Na presença de pressão expiratória positiva PEEP, a variação de pressão resultante do
aumento do volume, é a pressão alveolar subtraída do PEEP.
Csr = Volume/(Palv-PEEP) L/cmH2O
O aumento de pressão intrapulmonar (Palv - PEEP) devido ao volume inspirado se
constitui na pressão elástica Pel, relativa ao volume. A complacência do sistema
respiratório pode então ser simplificada:
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
13
Csr = Volume/Pel
Por exemplo, se durante a ventilação, com PEEP de 5cmH2O e volume corrente de 0,5
L, a pressão alveolar no final da inspiração fosse 15cmH2O, resultaria o seguinte valor
de complacência:
Csr = 0,5L /(15-5)cmH2O = 0,05L/cmH2O.
Ou seja, nesse caso, um aumento de volume de 50ml ocasiona um aumento de 1cmH2O
no interior dos pulmões.
Inversamente, considerando a complacência de 0,05L/cmH2O e PEEP 5cmH2O, para
um volume inspirado de 0,75L, a pressão no interior dos pulmões resultaria:
Palv = Vol (L) / Crs (L/cmH2O) + PEEP(cmH2O)
= 0,75L/0,05L/cmH2O = 15 + 5 = 20cmH2O
Da mesma forma que a resistência, a complacência não apresenta um valor constante.
Alterações da complacência podem ocorrer em função de uma maior ou menor
recrutamento alveolar, propiciado, por exemplo, pela utilização da PEEP. A utilização
de volumes elevados pode causar uma hiperinsuflação dos pulmões, com uma
diminuição da complacência devido à restrição imposta pela parede torácica.
Complacência do Sistema de Ventilação
Além da complacência do sistema respiratório, incorporando a parede torácica e os
pulmões, o próprio ventilador juntamente com o circuito respiratório apresenta uma
complacência intrínseca, cujo efeito poderá interferir na ventilação mecânica.
O circuito do ventilador é formado por tubos, muitas vezes flexíveis, e volumes
compressíveis, como as jarras de umidificação. Nos casos de ventiladores utilizados em
anestesia, incorporando foles ou bolsas de reinalação, a complacência do sistema de
ventilação apresenta valores significativos. O efeito dessa complacência intrínseca irá
depender do modo de ventilação utilizado. Por exemplo, se a modalidade ventilatória
empregada fornece um volume predeterminado ao paciente, parte desse volume pode
ficar comprimido no próprio circuito, não participando da ventilação, diminuindo o
volume corrente efetivo.
Para se calcular a complacência intrínseca do sistema de ventilação é necessário insuflar
um volume pré-determinado no interior do circuito, obstruindo todas as suas saídas, e
verificar a variação de pressão resultante. De forma prática, isso pode ser realizado,
obstruindo-se a saída do “Y” do circuito e certificando-se que não existam vazamentos,
selecionando a modalidade ciclada a volume, ajustando-se um volume em torno de
100ml e um fluxo de 10L/min, geralmente disponíveis nos ventiladores. Deve-se então
observar qual a pressão inspiratória Pva obtida no interior do circuito e realizar o
cálculo da complacência.
Por exemplo, supondo que a pressão na via aérea ao final da inspiração fosse
20cmH2O, a complacência do circuito seria:
Ccirc = Volume/Pva = 100ml/20cmH2O = 5ml/cmH2O
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
14
Isso significa que durante a ventilação mecânica, 5ml de volume permanecerá no
circuito para cada 1cmH2O de pressão na via aérea. Ou seja, se durante a ventilação, a
pressão inspiratória atingisse 15cmH2O, o volume perdido no circuito seria:
Volume perdido = Ccirc. x Pva = 5ml/cmH2O x 15cmH2O = 75ml
O efeito da complacência do sistema de ventilação deve ser avaliado principalmente na
ventilação de pacientes com complacência reduzida, principalmente crianças. Nesse
caso, o circuito deve ser otimizado, reduzindo-se o comprimento e diâmetro dos tubos,
empregando-se materiais com pouca distensibilidade e reduzindo-se os volumes
compressíveis.
Quando a medida da complacência é efetuada no paciente conectado ao ventilador, é
importante verificar onde está sendo realizada a medida do volume.
Se o volume considerado nos cálculos, é o volume medido no ramo expiratório do
circuito, então a complacência medida incorpora o circuito do paciente. Nesse caso,
para se determinar a complacência do paciente deve-se descontar do valor obtido a
complacência do circuito.
Se o volume utilizado nos cálculos de complacência é medido através de um sensor
diretamente posicionado na entrada do tubo endotraqueal, então o valor obtido é a
própria complacência do paciente.
Equação do Movimento
A partir das definições de resistência e complacência é possível relacionar as
propriedades do sistema respiratório e do sistema de ventilação com as pressões, fluxos
e volumes desenvolvidos durante a ventilação.
Retornando ao modelo do sistema de ventilação (Fig.1), a pressão na via aérea Pva é
medida na entrada do tubo endotraqueal. Durante a fase inspiratória, considerando-se o
paciente em ventilação controlada, sem esforço inspiratório, o valor da Pva irá
incorporar tanto a componente resistiva Pres como a componente elástica Pel 7,11,13,22,24,49,66,70,82
. Considerando que o volume é medido na mesma posição, ou seja, é o
volume efetivamente inspirado pelo paciente:
Pva = Pres + Pel + PEEP = Rva . Fluxo + Volume/Csr + PEEP
A partir dessa equação a curva de pressão pode ser mais bem descrita utilizando-se os
conceitos de resistência e complacência.
Considerando como exemplo dois pacientes com mecânicas respiratórias distintas:
Paciente 1: R1 = 20cmH2O/L/s; C1 = 0,025L/cmH2O
Paciente 2: R1= 40cmH2O/L/s; C2=0,05L/cmH2O
Utilizando os mesmos parâmetros ventilatórios do exemplo, Volume 0,5L, Fluxo
inspiratório constante 30L/min e PEEP 5cmH2O, obtém-se os seguintes traçados de
pressão (Fig.9):
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
15
30
60
Flu
xo
(L/m
in)
-30
-60
0,25
0,50
Vo
lum
e (
L)
10
20
30
40
0Pre
ssã
o (
cm
HO
)2
-10
50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Ins
pir
ató
rio
Ex
pir
ató
rio
Paciente 1: R1 20; C1 0,025 Paciente 2: R2 40; C2 0,05
Pres2=20cmH O2
Pel2=10cmH O2
Pres1=10cmH O2
Pel1 = 20cmH O2
Pres = Rva.Fluxo
Pel = Volume/Csr
PFE1
PFE2
T2=R2.C2T1=R1.C1
36,8%Vinsp 36,8%Vinsp
Tempo (s)
0
Figura 9: Traçados das curvas de Fluxo, Volume e Pressão para dois pacientes com mecânicas
respiratórias distintas. No exemplo foram utilizados fluxo inspiratório (30 L/min) e volume (0,5L)
constantes. Pode-se observar que apesar de apresentarem o mesmo pico de pressão, as pressões alveolares
nos dois pacientes são diferentes. Além disso,no paciente 2, devido a uma constante de tempo maior, a
exalação ocorra de forma mais lenta, com o pico de fluxo expiratório menor.
1- No instante 1s a válvula de fluxo é aberta, liberando um fluxo de 30L/min através da
das vias aéreas. Nesse instante, o volume inspirado ainda é zero e a pressão na via
aérea:
Pva = Rva.Fluxo + Volume/Csr + PEEP
Paciente 1: Pva1= 20cmH2O/L/s . 0,5L/s + 0L / 0,025L/cmH2O + 5cmH2O
Pva1= 15cmH2O
Paciente 2: Pva2= 40cmH2O/L/s . 0,5L/s + 0L/ 0,05L/cmH2O + 5cmH2O
Pva2= 25cmH2O
2- No instante 1,5s a válvula de fluxo permanece aberta. Nesse instante o volume
inspirado atingiu 250ml. Portanto a pressão elástica Pel no interior dos pulmões
aumentou. Como o fluxo foi mantido constante, e considerando-se que não
ocorreram mudanças nas resistências das vias aéreas, a pressão resistiva Pres também
permaneceu constante. Calculando-se a pressão na via aérea para essa nova situação
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
16
Paciente 1: Pva = 20 . 0,5 + 0,25 / 0,025 +5 = 10 + 10 + 5 = 25cmH2O
Paciente 2: Pva=40 . 0,5 + 0,25 / 0,05 + 5 = 20 + 5 + 5 = 30 cmH2O
3- No final da fase inspiratória, no instante 2s, o volume atingiu 0,5L, e a válvula de
fluxo ainda está aberta:
Paciente 1: Pva = 20. 0,5 + 0,5/0,025 + 5 = 10 + 20 + 5 = 35cmH2O
Paciente 2: Pva = 40 . 0,5 + 0,5/0,05 + 5 = 20 + 10 + 5 = 35cmH2O
Esse exemplo ilustra uma situação onde dois pacientes com mecânicas respiratórias
distintas, apresentam o mesmo valor de pressão na via aérea Pva ao final da
inspiração, ou pressão de pico Ppico. Entretanto no Paciente 1 a pressão Ppico é
composta de 10cmH2O de pressão resistiva e 20cmH2O de pressão elástica, além da
PEEP. Ou seja, a pressão intrapulmonar no paciente 1 é de 25cmH2O.
No Paciente 2, a pressão resistiva é de 20cmH2O e a elástica 10cmH2O, resultando
em uma pressão intrapulmonar de 15cmH2O, inferior à do Paciente 1.
A simples verificação do pico de pressão Ppico não reflete corretamente os níveis de
pressão a que efetivamente estão submetidos os alvéolos durante a ventilação.
4- O início da fase expiratória ocorre através do fechamento da válvula de fluxo e
abertura da válvula de exalação. Durante a fase expiratória, supondo uma válvula de
exalação ideal, que não ofereça resistência ao fluxo, ocorre uma rápida
despressurização do circuito, e a pressão na via aérea se reduz ao valor da PEEP
programada. Nesse instante, inverte-se o sentido do fluxo, ou seja, a pressão
intrapulmonar é maior que a pressão na via aérea Pva. A força motriz do fluxo
expiratório é a própria pressão elástica no interior dos pulmões. No caso do Paciente
1, a pressão elástica atingiu 20cmH2O, e no paciente 2, 10cmH2O. Essa é a pressão
disponível para movimentar os gases através das vias aéreas. Supondo que a
resistência expiratória seja igual à inspiratória, a equação do movimento irá
determinar o fluxo expiratório no início da expiração:
Pva=Pres + Pel + PEEP
Pres = Pel
Rva.Fluxo exp. = Volume/Csr
Paciente1:
Fluxo exp1 = Volume/Csr/Rva = 20cmH2O/20cmH2O/L/s = 1L/s = 60L/min
Paciente 2:
Fluxo exp2 = 10cmH2O/40cmH2O/L/s = 0,25L/s = 15L/min
Constante de Tempo
À medida que ocorre o esvaziamento dos pulmões diminui a pressão elástica e
conseqüentemente o fluxo expiratório. O tempo necessário para que o pulmão exale
todo o volume, irá depender dos valores da complacência e resistência do paciente.
Quanto maior a complacência, menor a pressão elástica para um determinado volume, e
conseqüentemente, menor a força motriz para exalação. Por outro lado, quanto maior a
resistência, menor o fluxo expiratório, para determinada pressão elástica. O produto da
resistência e complacência define a constante de tempo do sistema respiratório,
relacionada com o tempo de esvaziamento do pulmão24,27
:
T = Rva. Csr (s)
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
17
Calculando-se a constante de tempo para os casos do exemplo:
Paciente 1: T = 20cmH2O/L/s . 0,025L/cmH2O = 0,5 segundos
Paciente 2: T = 40cmH2O/L/s . 0,05L/cmH2O = 2 segundos
O esvaziamento do pulmão obedece a uma equação do tipo exponencial. De acordo com
essa equação, a partir do início da exalação, o volume no interior dos pulmões diminui
para 36,8%, 13,5%, 5% e 1,8% do volume inicial, respectivamente após 1, 2, 3, 4 e 5
constantes de tempo (Fig. 10).
30
60
Flu
xo
(L/m
in)
-30
-60
0,25
0,50
Vo
lum
e (
L)
10
20
30
40
0Pre
ssã
o (
cm
HO
)2
-10
50
Ins
pir
ató
rio
Ex
pir
ató
rio
0
Volumeinspirado (%)
100
37
13,55
N . Constantesde Tempo T = RC
o
N . Constantesde Tempo T = RC
o
1 12 23 34 45 50 0
Palv
Pva
Pausainspiratória
Pausaexpiratória
AutoPEEP
Presençade fluxo
expiratório
Figura 10: Traçados gráficos das curvas de Fluxo , Volume e Pressão, relacionando a constante de tempo
com os valores de volume e pressão durante a fase expiratória. São representadas as pausas inspiratória e
expiratória, que permitem a visualização da pressão alveolar no final da inspiração e exalação
respectivamente. Nos traçado de pressão é representada em linha pontilhada a pressão alveolar.
Para o paciente 1 o tempo necessário para a exalação completa seria de
aproximadamente 2,5s e para o paciente 2 , 10s.
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
18
Caso não se permitisse tempo suficiente para a exalação, iniciando-se um outro ciclo
ventilatório, resultaria em uma pressão positiva no interior dos pulmões ao final da
exalação, referida como auto PEEP ou PEEP intrínseco 42,62
.
Medida da Resistência e Complacência no ventilador
Para que se possa identificar as componentes resistiva e elástica durante a ventilação, os
ventiladores dispõem de um recurso, a pausa inspiratória, que retarda a abertura da
válvula de exalação em relação ao momento em que ocorreu o fechamento da válvula de
fluxo. Durante a pausa inspiratória, não existe fluxo na via aérea (Fluxo =0 e Pres=0),
portanto a pressão na via aérea Pva, medida pelo ventilador, é a própria pressão
intrapulmonar.
Pva = Rva.0 + Volume/Csr + PEEP = Volume/Csr + PEEP = Pel + PEEP
A pressão da via aérea na pausa é denominada pressão de "plateau" Pplat, e a pressão
máxima inspiratória, anterior à pausa, pressão de pico Ppico. A diferença entre a pressão
de pico Ppico e a de plateau Pplat é a pressão resistiva Pres.
Pausa: Pva = Pplat = Pel + PEEP = Volume/Csr + PEEP; Pres = 0
Pres = Ppico-Pplat = Rva . Fluxo
Conhecendo-se Ppico, Pplat, PEEP, fluxo no instante da pausa e volume inspirado é
possível determinar os valores de complacência e resistência51,60,70,81,82,93
(Fig. 11):
Rva = (Ppico - Pplat)/Fluxo
Csr = Volume /(Pplat-PEEP)
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
19
30
60
Flu
xo
(L/m
in)
-30
-60
0,25
0,50
Vo
lum
e (
L)
10
20
30
40
0Pre
ssã
o (
cm
HO
)2
-10
50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Ins
pir
ató
rio
Ex
pir
ató
rio
Paciente 1: R1 20; C1 0,025 Paciente 2: R2 20; C2 0,025
Rva=(Ppico-Pplat)/FluxoCsr=Volume/(Pplat-PEEP)
Ppico
Pplat
Tempo (s)
PEEP
PAUSA PAUSA
Pres
Pel
Figura 11: Traçados gráficos representando a pausa inspiratória. Medindo-se o pico de pressão Ppico, a
pressão na pausa inspiratória Pplat, a PEEP, o fluxo no instante da pausa e o volume inspirado é possível
se determinar os valores de complacência e resistência.
Trabalho Respiratório
O trabalho mecânico representa a energia requerida para deslocar um corpo, ou fluído,
vencendo-se as forças opostas ao movimento. No caso da ventilação mecânica, as
variáveis que determinam o trabalho, são as pressões elásticas e resistivas e o volume. O
trabalho respiratório pode ser definido pela equação74
:
Trabalho respiratório = Área curva PV = Vf
Vo
dVP.
A representação gráfica do trabalho (integral da pressão em relação ao volume) é a área
sob a curva da pressão em relação ao volume, ou curva PV, onde podem ser
visualizados as componentes elástica e resistiva (Fig. 12).
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
20
Volume (L)
Pressão (cmH2O)
0 10 20 30 40
0
10
2030
40
50
60
Pressão
cmH2O
50
Fluxocte
Pva
Pp
ico
Pp
late
au
PE
EP
Trabalho W = Área PxV
W P dV .Wel Wres
Wel: Trabalho elásticoWres: Trabalho resistivo
Pe
l =
Vo
lum
e/C
sr
Pre
s =
Rv
a . F
lux
o
início insp.
início exp.
Figura 12: A representação gráfica do trabalho mecânico (integral da pressão em relação ao volume) é a
área sob a curva da pressão em relação ao volume, ou curva PV, onde podem ser visualizadas as
componentes de trabalho para vencer as forças elásticas (Wel) e resistivas (Wres). O cálculo do trabalho
baseado na pressão medida na via aérea (Pva) representa o trabalho realizado pelo ventilador.
O trabalho mecânico aumenta à medida que são deslocados maiores volumes e/ou são
requeridas pressões mais elevadas durante a ventilação. Geralmente o trabalho
mecânico é medido durante a fase inspiratória, já que a exalação usualmente é passiva, e
a energia utilizada é a própria força elástica do sistema respiratório. Em uma expiração
ativa, os músculos respiratórios efetivamente irão realizar um trabalho mecânico.
Durante a ventilação mecânica a fração de trabalho realizado pelo ventilador e pelo
paciente irá depender do modo de ventilação, das características do ventilador e dos
parâmetros ajustados durante a ventilação23,33,37,48,58,59,61,63,64,69,90,94,96
. O cálculo do
trabalho baseado na pressão medida na via aérea resulta no trabalho realizado pelo
ventilador. Para cálculo do trabalho realizado pelo paciente é necessária a utilização da
pressão pleural (Figura 13), Na prática, é utilizada a pressão esofágica Pes, medida
através de um meio menos invasivo, a introdução de um pequeno balão no esôfago. A
pressão esofágica reflete o esforço exercido pelos músculos respiratórios durante a
inspiração8,70,74
.
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
21
Volume (L)
Pressãoesofágica (cmH2O)
-20 -15 -10 -5 0
10
20
30 -30
-20
-10
cmH2O
5
Fluxoespontâneo
Trabalho W = Área PxV
W P dV .
WelWres
Wel: Trabalho elástico
Wres: Trabalho resistivo
início insp.
início exp.C
c tC
p
Pesofágica
0
Volumeinsp.
Cc t
Cp
Figura 13: Para medida do trabalho realizado pelo paciente deve ser utilizada a pressão esofágica
(Pesofágica), que reflete o esforço exercido pelos músculos respiratórios durante a inspiração. Durante a
inspiração espontânea o trabalho para vencer as forças elásticas (Wel) é definido pela área entre as curvas
da complacência do pulmão (Cp) e da caixa torácica Cct.
Ciclos e modos de ventilação
A descrição funcional do ventilador artificial pode ser feita a partir dos modos como são
controlados os ciclos ventilatórios. Os modos ventilatórios definem a forma como os
ciclos ventilatórios são iniciados, mantidos e finalizados. O ciclo ventilatório inclui
tanto a fase inspiratória como a expiratória, entretanto as classificações dos ciclos e dos
modos têm se baseado principalmente na fase inspiratória.
Para os objetivos desse capítulo serão definidos e classificados os tipos de ciclos
ventilatórios e os principais modos de controle, utilizando-se a terminologia usualmente
utilizada no meio clínico, preterindo-se uma classificação eminentemente técnica.
Ciclos ventilatórios
Os ciclos ventilatórios podem ser classificados em três tipos:
1- Ciclos Controlados
2- Ciclos Assistidos
3- Ciclos Espontâneos
Essa classificação leva em conta a forma como os ciclos são iniciados, efetivamente
controlados e finalizados.
Os ciclos controlados são iniciados, controlados e finalizados exclusivamente pelo
ventilador. Os ciclos controlados são iniciados geralmente de acordo com um critério de
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
22
tempo. Por exemplo, ao ser ajustada uma freqüência respiratória de 12 ciclos/minuto, o
ventilador irá automaticamente iniciar os ciclos controlados a cada 5 segundos. Os
ciclos controlados também podem ser iniciados por algum critério de "backup". Por
exemplo, se o ventilador detectar ausência de ciclos respiratórios por um período
superior a um tempo máximo de apnéia admissível e/ou programado, irá iniciar o ciclo
controlado. Outro mecanismo de "backup" poderia ser o volume minuto. De qualquer
forma, o início do ciclo controlado será sempre determinado pelo ventilador. A partir
do início do ciclo controlado, o ventilador irá determinar a forma de atuação das
válvulas de fluxo e exalação de acordo com o modo de controle selecionada. O final do
ciclo controlado é determinado em função do critério específico do modo de ventilação.
Por exemplo, o ciclo poderá terminar por tempo, ou então ao ser atingido um volume
programado.
Os ciclos assistidos são iniciados pelo paciente, controlados e finalizados pelo
ventilador. Durante a fase de controle dos ciclos assistidos, dependendo da forma como
é realizado o controle, o ventilador pode permitir que o paciente modifique o ciclo
assistido.
O início do ciclo assistido (“disparo”) se dá pelo reconhecimento do esforço inspiratório
do paciente pelo ventilador. Esse reconhecimento pode se dar basicamente por pressão
ou fluxo (Figura 14).
Flu
xo
(L
/min
)
10
20
30
40
0Pre
ss
ão
(c
mH
O)
2
-10
50
30
60
-30
-60
90
Fluxo
Sensibilidade
Detecção do
esforço
Pressão
Sensibilidade
Detecção do
esforço
DISPARO POR PRESSÃO
DISPARO POR FLUXO
Figura 14: A detecção do esforço inspiratório para o início do ciclo ventilatório (“disparo”), pode ser feita
através de pressão ou fluxo. No disparo por pressão, na ausência de fluxo, o esforço inspiratório do paciente (pressão alveolar negativa) é transmitido integralmente à via aérea (condição isométrica),
causando a queda de pressão. No disparo por fluxo, o esforço do paciente desvia um fluxo contínuo
presente na via aérea, detectado por um sensor de fluxo. Nesse caso, a pressão alveolar negativa não é
transmitida à via aérea, não sendo detectada queda de pressão na via aérea.
No disparo por pressão, é necessário que não exista fluxo na via aérea. Assim, a queda
na pressão alveolar resultante do esforço inspiratório do paciente é transmitida
integralmente à via aérea, sendo possível sua detecção através de um transdutor. O sinal
do transdutor de pressão é comparado com o nível de sensibilidade ajustado,
determinando o disparo do ciclo. No disparo por fluxo, é necessário que o ventilador
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
23
mantenha um fluxo contínuo na via aérea. A queda de pressão alveolar resultante do
esforço do paciente irá determinar o gradiente de pressão necessário para desviar o
fluxo para o interior dos pulmões. O fluxo inspirado é medido por um sensor de fluxo,
cujo sinal é comparado com a sensibilidade ajustada. O desempenho dos diferentes tipos
de disparo irá depender das características construtivas de cada ventilador. Uma menor
deflexão de pressão na via aérea, no caso do disparo por fluxo, não deve ser confundida
com uma menor queda de pressão a nível alveolar. Existem, entretanto, situações onde a
indicação de determinado tipo é mais adequada. Por exemplo, na ventilação neonatal
onde se utiliza fluxo contínuo, é impraticável a utilização de disparo por pressão.
Após a detecção do esforço inspiratório são acionados os sistemas de controle para
abertura da válvula de fluxo e fechamento da válvula de exalação. O intervalo entre a
detecção do esforço e o acionamento do fluxo é um período crítico onde o trabalho
respiratório pode assumir valores elevados, no caso de uma oferta de fluxo insuficiente
no início do ciclo 46, 83, 84
.
A partir do início do ciclo assistido, o controle de término ocorre de forma exatamente
igual ao verificado nos ciclos controlados. Dependendo da forma de controle
disponibilizada pela modalidade ventilatória, o ventilador pode ser sensível ao esforço
do paciente modificando o ciclo assistido. Isso ocorre, por exemplo, nos ciclos
assistidos durante a ventilação VAPS 2,12-15
. Finalmente, os ciclos espontâneos são
iniciados pelo paciente, podendo ser controlados e finalizados parcial ou totalmente pelo
paciente. Os ciclos espontâneos podem ser controlados exclusivamente pelo paciente ou
podem ser parcialmente assistidos pelo ventilador. O ventilador pode manter, por
exemplo, um fluxo contínuo no circuito, o paciente pode respirar espontaneamente,
controlando totalmente a freqüência, o fluxo e o volume inspirado33,37,50
. Outra forma de
ciclo espontâneo, parcialmente assistido, ocorre quando o ventilador de alguma forma
auxilia a inspiração do paciente, aumentando, por exemplo, o fluxo e/ou pressão na via
aérea em resposta a um esforço espontâneo, como ocorre com a Ventilação com Pressão
Suporte44,45,54,55,78
. Nesse caso, o paciente mantém um controle parcial sobre o fluxo e
volume inspirados e sobre o instante de término do ciclo.
Modos ventilatórios
Os modos ventilatórios podem ser classificados a partir de dois critérios básicos:
- Tipos de ciclos disponibilizados pela modalidade: Modos Básicos
- Tipo de controle exercido sobre os ciclos: Modos de Controle
Modos Básicos
Geralmente os ventiladores apresentam quatro modos de ventilação, baseados nos tipos
de ciclos disponibilizados pelo ventilador: Controlado, Assistido, SIMV e CPAP.
Modo Controlado
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
24
Durante o modo controlado, geralmente designado pela sigla CMV (Controlled
Mandatory Ventilation), o ventilador disponibiliza apenas ciclos controlados, baseados
na freqüência respiratória programada. A freqüência respiratória pode ser programada
diretamente, ou derivada de outros parâmetros.
Por exemplo:
- o ventilador dispõe de controles de tempo inspiratório Tinsp e expiratório Texp:
Freq.resp = 60s/ (Tinsp + Texp);
- o ventilador dispõe de controle de volume minuto Vmin e volume corrente Vc:
Freq. Resp. = Vmin/Vc.
A partir da freqüência respiratória programada, o ventilador irá definir o período entre
os ciclos controlados. Cada período corresponde a uma “janela” de tempo, onde o
ventilador irá iniciar um ciclo controlado. Por exemplo, para uma freqüência
programada de 12 ciclos/minuto (Fig.15):
Janela de tempo = Período T = 60s / Freq. = 60s/12 = 5 segundos
Nesse caso o ventilador irá iniciar um ciclo controlado coincidindo com o início da
“janela” de 5 segundos.
10
10
20
20
30
30
40
40
0
0
Pre
ssã
o (
cm
HO
)2
Pre
ssã
o (
cm
HO
)2
0 1
1
1
1
6
1
11
1
16
1 11 1
1 12
2
2
2
7
2
12
2
17
2 22 2
2 23
3
3
3
8
3
13
3
18
3 33 3
3 30 0 0 5
Janela 1 Janela 2 Janela 3 Janela 4
Ciclo controlado Ciclo controlado Ciclo controlado Ciclo controlado
0 0
Janela 1 Janela 2 Janela 3
Ciclo controlado Ciclo controlado Ciclo assistido Ciclo controlado
Esforçoinspiratório
0 0
Ciclo assistido
Janela 4
Esforçoinspiratório
10
20
30
40
0Pre
ssã
o (
cm
HO
)2
Janela 1 Janela 2
Ciclo controlado Ciclo assistido Ciclo assistido
Esforçoinspiratório
Janela 3
Esforçoinspiratório
Ciclo espontâneo
Janela 4
Ciclo assistido
Ciclo controlado
Esforçoinspiratório
0
0
0
5
0
10
0
15
5
20
Modo Controlado
Modo Assistido / Controlado
Modo SIMV / (CPAP)
4
4
4
4
9
4
14
4
19
4 4 5
4 41 2 3 4
Figura 15: No Modo Controlado, o ventilador irá iniciar um ciclo controlado a cada janela de tempo,
definida a partir da freqüência respiratória programada (Janela = Freq./60s). No modo
Assistido/Controlado, o ventilador irá iniciar um ciclo assistido na ocorrência do esforço do paciente,
reiniciando a contagem da janela de tempo (janelas variáveis); ao final da janela, na ausência de esforço, é
iniciado um ciclo controlado. No modo SIMV, o ventilador mantém as janelas fixas, e permite apenas um ciclo assistido por janela, atendendo os demais esforços inspiratórios com ciclos espontâneos. Um ciclo
controlado só ocorre após uma janela de apnéia, ou após uma janela onde só ocorreu um ciclo controlado.
O modo CPAP é um caso particular do SIMV, onde a freqüência respiratória é ajustada em zero,
permitindo apenas ciclos espontâneos (sem janelas).
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
25
Modo Assistido
No modo assistido o ventilador disponibiliza ciclos controlados e assistidos. Geralmente
o modo assistido é denominado assistido/controlado, já que o ventilador pode, na
ausência de esforço inspiratório do paciente, manter os ciclos controlados na freqüência
programada. Nesse modo é necessária, além da freqüência respiratória, a programação
do nível de sensibilidade assistida ou “trigger” para reconhecimento do esforço
inspiratório do paciente. No modo assistido, da mesma forma que no controlado, o
ventilador define as janelas de tempo baseadas na freqüência respiratória programada.
Para melhor descrição desse modo, será utilizado como exemplo, uma freqüência
respiratória de 12 ciclos/minuto, resultando em janelas de 5 segundos, e ciclos
controlados com tempo inspiratório de 1 segundo. O ventilador envia um ciclo
controlado no início da primeira janela (Fig. 15). Como o tempo inspiratório do ciclo do
exemplo é de 1segundo, irão restar 4 segundos para o término da janela. Se durante o
tempo remanescente o paciente não exibir nenhum esforço, o ventilador irá iniciar uma
nova janela com um ciclo controlado. Se o paciente, antes de concluída a janela, exercer
um esforço reconhecido pelo ventilador será iniciado um ciclo assistido e ao mesmo
tempo reiniciada a contagem de tempo da janela. Novamente, após o término do ciclo
assistido, o ventilador irá aguardar o término da janela de tempo, para só então, na
ausência de esforço inspiratório, iniciar um ciclo controlado. Como a contagem da
janela é reiniciada a cada ciclo assistido, sua duração irá variar de acordo com a própria
freqüência respiratória do paciente, que poderá exceder a freqüência ajustada. No caso
do exemplo, se o paciente exibir esforços inspiratórios a cada 3 segundos, portanto
sistematicamente antes do final da janela de tempo, serão enviados 20 ciclos assistidos.
Caso contrário, se o paciente entrar em apnéia, o ventilador irá iniciar o ciclo controlado
em cada janela de 5 segundos, mantendo a freqüência programada.
Modo SIMV
No modo de ventilação intermitente sincronizada, usualmente denominado SIMV
(Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation), o ventilador disponibiliza os ciclos
controlados, assistidos e espontâneos. Nesse modo também o ventilador utiliza as
janelas de tempo. Entretanto, diferente do que ocorre no modo assistido, a contagem da
janela de tempo não é reiniciada a cada ciclo, dessa forma a duração das janelas se
mantém fixa. Utilizando como exemplo a mesma freqüência do exemplo anterior, irão
resultar janelas de 5segundos (Fig. 15). O ventilador envia um ciclo controlado
iniciando a contagem da janela de tempo. Se durante o tempo remanescente da janela,
após o ciclo controlado o paciente não exibir nenhum esforço, o ventilador irá iniciar
uma nova janela com um ciclo controlado. Caso contrário, ao detectar o esforço do
paciente antes do término da janela, e após um ciclo controlado, irá iniciar um ciclo
assistido sem, entretanto, reiniciar a contagem de tempo da janela. Supondo que ao final
do ciclo assistido ainda restasse 2 segundos para o término da janela. Se nesse intervalo
remanescente, após um ciclo assistido, o paciente exibir outro esforço inspiratório, o
ventilador irá disponibilizar um ciclo espontâneo. Outros esforços dentro da mesma
janela, também, irão resultar em ciclos espontâneos. Ao término dessa é iniciada uma
janela consecutiva. Caso tenham ocorrido ciclos assistidos e/ou espontâneos na janela
anterior, o ventilador não irá iniciar a janela enviando um ciclo controlado, mas irá
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
26
prioritariamente aguardar o esforço do paciente. O primeiro esforço do paciente, na
nova janela, irá resultar em um ciclo assistido, e os demais espontâneos. Outra janela é
iniciada ao término da anterior. Como existiram ciclos espontâneos, novamente não é
enviado nenhum ciclo, e o ventilador permanece aguardando o esforço do paciente até o
final da janela. Se o paciente não exibiu nenhum esforço na janela anterior, a nova
janela é iniciada com um ciclo controlado. Como no modo SIMV o ventilador prioriza o
esforço do paciente, de forma a estimular a ventilação espontânea e favorecer o
desmame, podem ocorrer períodos relativamente longos de apnéia, para freqüências
respiratórias baixas. Supondo que tenha sido ajustada no ventilador uma freqüência de 6
ciclos/minuto, as janelas resultantes seriam de 10 segundos. Se o paciente exercer um
esforço inspiratório no início de uma janela, realizando uma apnéia a seguir, o
ventilador só irá enviar um ciclo controlado após o término da segunda janela
consecutiva, quando terão decorrido aproximadamente 20segundos. Nesse caso, a
programação de mecanismos de backup é aconselhável.
Modo CPAP
No modo CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) o ventilador disponibiliza
apenas ciclos espontâneos. O modo CPAP é caracterizado pela manutenção de uma
pressão positiva constante nas vias aéreas. Em alguns ventiladores o modo CPAP é
obtido programando-se freqüência respiratória zero no modo SIMV. Nesse caso a modo
é designado SIMV/CPAP.
Os modos básicos apresentados e os ciclos disponibilizados em cada um são
apresentados sinteticamente a seguir:
Ciclo
Modo Controlado assistido Espontâneo
Controlado X
Assistido/Controlado X x
SIMV X x x
CPAP x
Modos de Controle
Além dos modos básicos anteriormente descritos, os ventiladores apresentam modos
específicos, como Volume Controlado, Pressão Controlada, Pressão Suporte, VAPS,
que se referem ao tipo de controle exercido sobre os ciclos ventilatórios.
Volume Controlado
O modo de controle Volume Controlado - VC se aplica aos ciclos controlados e
assistidos, nos modos básicos Controlado, Assistido/Controlado e SIMV.
Nesse modo, o ventilador controla a válvula de fluxo de forma a manter o fluxo
programado durante a fase inspiratória, ou seja, o fluxo é o parâmetro controlado
(“fixo”) e a pressão na via aérea é resultante (“livre”). Diversos padrões de fluxo podem
ser utilizados: constante, acelerado, desacelerado, senoidal 1,25,41,47,71,79,80
. A equação do
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
27
movimento relaciona os parâmetros controlados (sublinhado) e os resultantes (duplo
sublinhado).
Pva = Rva.Fluxo + Volume/Csr + PEEP
O volume inspirado a cada instante é determinado exclusivamente pelo fluxo. O volume
é a integral do fluxo no tempo e pode ser representado graficamente pela área do gráfico
Fluxo x tempo, entre o instante inicial e o instante considerado. O ciclo será finalizado
quando o volume inspirado atingir o valor de volume controlado programado.
Fixando os conceitos através de um exemplo numérico (Fig. 16):
Paciente: Rva 20cmH2O/L/s; Csr 0,05L/cmH2O
Ventilador: Fluxo = 45L/min constantes; Volume 0,75L, PEEP 5cmH2O
Flu
xo
(L
/min
)
10
20
30
40
0Pre
ss
ão
(c
mH
O)
2
-10
50
30
60
-30
-60
0,75
1,00
90
0,50
0,25
0
Vo
lum
e (
L)
MODO VOLUME CONTROLADO
Paciente: Rva 20; Csr 0,05
Fluxo Constante Fluxo Desacelerado
Ppico1
Pplat1
Ppico2
Pplat2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tempo (s)
Figura 16: No modo Volume Controlado o ventilador apresenta padrão de fluxo fixo, terminando a fase
inspiratória ao ser atingido o volume programado. Durante o período de pausa inspiratória é possível
visualizar a pressão a nível alveolar. A utilização de fluxo controlado decrescente resulta em uma
diminuição do pico de pressão Ppico, em relação ao fluxo constante. Isso ocorre devido à diminuição da
pressão resistiva no final da inspiração.
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
28
Durante a fase expiratória, a pressão no interior dos alvéolos está em equilíbrio com a
pressão da via aérea PEEP 5cmH2O. No início do ciclo, o ventilador fecha a válvula de
exalação e abre a válvula de fluxo no valor ajustado de fluxo controlado 45L/min
(0,75L/s).
No início da fase inspiratória, quando o volume inspirado é zero, a pressão na via aérea
será:
Pva = 20cmH2O/L/s . 0,75L/s + 0/ 0,05L/cmH2O + 5cmH2O
Pva = 20cmH2O
No instante inicial, a pressão na via aérea se eleva de 5 para 20cmH2O, como resultado
da pressão resistiva requerida para movimentar os gases através das vias aéreas.
Como o fluxo é constante o volume aumenta linearmente.
Após 1 s:
Volume = 0,75L/s . 1s = 0,75L
A pressão na via aérea nesse instante será:
Pva = (20cmH2O/L/s . 0,75L/s + 0,75L/0,05L/cmH2O + 5cmH2O)
Pva = (15+15+5)cmH2O = 35cmH2O
Nesse instante o ventilador terá completado o volume e irá fechar a válvula de fluxo.
Supondo que tenha sido programada uma pausa inspiratória de 0,5 s, o ventilador irá
aguardar esse período até abrir a válvula de exalação. No período de pausa, na ausência
de fluxo (FC(t)=0), a pressão na via aérea - pressão de plateau Pplat - irá refletir a
pressão intrapulmonar:
Pplat = (20cmH2O/L/s . 0L/s + 0,75L/0,05L/cmH2O + 5cmH2O)
Pplat = (0 + 15 + 5) cmH2O = 20cmH2O
Ao final da pausa o ventilador abre a válvula de exalação permitindo o esvaziamento
dos pulmões. A exalação geralmente ocorre de forma passiva e obedece à equação de
esvaziamento do pulmão apresentada anteriormente (Equação do Movimento).
Supondo, que o fluxo utilizado não fosse constante, mas apresentasse um perfil
desacelerado, iniciando com 60L/min (1 L/s) e terminando em 30L/min (0,5L/s), o que
resultaria no mesmo fluxo médio de 45L/min do exemplo anterior.
Calculando as pressões nos instantes inicial e final:
instante inicial: Pva = (20cmH2O/L/s . 1L/s + 0L / 0,05L/cmH2O + 5cmH2O)
Pva = (20cmH2O + 5cmH2O) = 25cmH2O
instante final: Pva = (20cmH2O/L/s . 0,5L/s + 0,75L/0,05L/cmH2O + 5cmH2O)
Pva = (10cmH2O + 15cmH2O + 5cmH2O) = 30cmH2O
Para o mesmo volume e tempo inspiratório, o padrão de fluxo desacelerado resultou em
um pico menor de pressão. A redução do fluxo no final da inspiração ocasionou uma
diminuição da componente resistiva da pressão. Observa-se também, que no instante
inicial a pressão foi maior que no caso anterior, em função de um fluxo inicial mais
elevado. Dependendo do ventilador, ao se mudar o padrão de fluxo de constante para
desacelerado, deve-se observar se o novo padrão resultou de um aumento do fluxo
inicial e redução do final, mantendo-se o fluxo médio constante, ou apenas diminuição
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
29
do fluxo final. No segundo caso, irá ocorrer um aumento do tempo inspiratório, cujo
efeito sobre a ventilação deve ser considerado (por exemplo, ocorrência de auto-PEEP).
Os efeitos que podem ser observados nas pressões em função da alteração dos controles
do ventilador e da mecânica respiratória do paciente em um ciclo no modo VC com
padrão de fluxo constante e pausa inspiratória (de forma a visualizar a pressão de
plateau), são apresentados a seguir (Tabela 1):
Ventilador Paciente Pressões
Fluxo Volume R C Ppico Pplateau Ppico-
Pplateau
() - - - () - ()
- () - - () () -
- - () - () - ()
- - - () () () -
Tabela 1: Relações entre os parâmetros ajustados no ventilador, a mecânica respiratória
do paciente e as pressões resultantes no modo Volume Controlado.
Tomando como exemplo um ciclo onde tenha sido aumentado o fluxo programado,
mantendo-se inalteradas as demais variáveis, de acordo com a equação do movimento,
irá ocorrer um aumento da pressão resistiva (Ppico-Pplat) e conseqüentemente da
pressão de pico Ppico. Como o volume é mantido constante, a pressão elástica se
mantém inalterada (Pplat). O efeito inverso é observado com a diminuição do fluxo. As
demais possibilidades estão resumidas na Tabela 1.
A principal característica do modo VC é a manutenção do fluxo e volume controlados
independente da impedância (resistência e complacência) do sistema respiratório. Essa
característica pode trazer alguns inconvenientes durante os ciclos assistidos, quando o
paciente apresenta esforço inspiratório mais intenso.
O esforço do paciente representa um termo de pressão negativa Pei no segundo lado da
equação do movimento:
Pva = Rva.Fluxo + Vol/C + PEEP - Pei
A forma de controle no modo VC impede que o ventilador altere o fluxo inspiratório em
função do esforço do paciente.Quando o paciente exerce um esforço, como o fluxo e o
volume a cada instante permanecem fixos, ocorre uma queda de pressão na via aérea,
proporcional ao esforço (Fig. 17).
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
30
Flu
xo
(L
/min
)
10
20
30
40
0Pre
ss
ão
(c
mH
O)
2
-10
50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tempo (s)
Esforçoinspiratório
30
60
-30
-60
0,75
1,00
90
0,50
0,25
0
Vo
lum
e (
L)
MODO VOLUME CONTROLADO
Fluxo constante(fixo)
Esforçoinspiratório
Ciclo assistido comEsforço inspiratório
elevado
Volume constante(fixo)
Figura 17: No modo Volume Controlado, os ciclos assistidos também apresentam padrão de fluxo fixo.
No caso de esforços inspiratórios intensos, ocorre uma queda de pressão na via aérea, devido à
insuficiência do fluxo ofertado pelo ventilador em relação à demanda do paciente.
O esforço representa a demanda de fluxo do paciente e uma oferta insuficiente de fluxo
do ventilador, irá resultar em um aumento acentuado do trabalho respiratório do
paciente32,65,68,69,84
. Durante os ciclos assistidos no modo VC, o fluxo inspiratório
ajustado no ventilador deve ser suficiente para atender a demanda do paciente e
minimizar as incursões negativas de pressão na via aérea65,69,84,91
.
Pressão Controlada
O modo de controle Pressão Controlada - VC se aplica aos ciclos controlados e
assistidos, nos modos básicos Controlado, Assistido/Controlado e SIMV.
Nesse modo, o ventilador controla a válvula de fluxo de forma a manter a pressão na via
aérea constante, no valor programado, durante a fase inspiratória. A partir dessa forma
de controle, a cada instante o fluxo será resultante do nível de pressão controlada PC
programada e da mecânica respiratória do paciente, ou seja, a pressão na via aérea é o
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
31
parâmetro controlado (“fixo”) e o fluxo o parâmetro resultante (“livre”)17,57,67,89
. A
equação do movimento relaciona os parâmetros controlados (sublinhado) e os
resultantes (duplo sublinhado).
Pva = PC = Rva . Fluxo + Volume/Csr + PEEP
Fluxo = (PC - Volume/Csr - PEEP)/Rva
O fluxo resultante é proporcional ao gradiente de pressão entre a via aérea e o interior
dos pulmões e inversamente proporcional à resistência das vias aéreas. No início do
ciclo os pulmões estão vazios, e o gradiente de pressão e conseqüentemente o fluxo são
máximos. À medida que ocorre o enchimento dos pulmões, diminui o gradiente de
pressão e o fluxo. O fluxo será zero quando a pressão no interior dos pulmões atingir o
valor da pressão na via aérea PC. Isso só irá ocorrer se o tempo inspiratório for
suficientemente longo.
No modo PC o tempo inspiratório é controlado diretamente, ou seja, o ciclo é terminado
quando for atingido o tempo inspiratório programado. Dessa forma, o volume inspirado
será resultante dos ajustes da pressão controlada, do tempo inspiratório e da mecânica
respiratória do paciente. Para entender a dinâmica do ciclo no modo PC, é necessário
utilizar o conceito da constante de tempo, definida anteriormente. A constante de tempo
representa o produto da resistência pela complacência, e está relacionado com o tempo
requerido para que ocorra o enchimento completo do pulmões, ou ainda, para que a
pressão no interior dos pulmões atinja o mesmo valor da pressão na via aérea, em uma
situação de equilíbrio. São requeridos os seguintes tempos para que a pressão
intrapulmonar e o volume inspirado alcancem as porcentagens indicadas de pressão
controlada PC e do volume máximo possível a essa pressão:
n. const.
Tempo
%
1 63
2 86,5
3 95
4 98,2
5 99,3
O volume máximo Vol.max é o volume do pulmão quando a pressão intrapulmonar
atingir o valor da pressão controlada PC:
Vol.max = (PC-PEEP) . Csr
Fixando os conceitos através de um exemplo numérico (Fig. 18):
Paciente: Rva 20cmH2O/L/s; Csr 0,05L/cmH2O
Ventilador: PC 25cmH2O; Tempo inspiratório 1 s, PEEP 5cmH2O
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
32
Flu
xo
(L
/min
)
10
20
30
40
0Pre
ss
ão
(c
mH
O)
2
-10
50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tempo (s)
Esforçoinspiratório
Ciclo assistido
30
60
-30
-60
0,75
1,00
90
0,50
0,25
0
Vo
lum
e (
L)
Fluxo variável(livre)
MODO PRESSÃO CONTROLADA
Volume variável(livre)
Figura 18: No modo Pressão Controlada o ventilador apresenta fluxo livre, de forma a manter a pressão
na via aérea constante, e os ciclos são terminados por tempo. O volume inspirado depende dos ajustes da
pressão controlada, do tempo inspiratório e da mecânica respiratória do paciente. Durante os ciclos
assistidos, o ventilador aumenta o fluxo proporcionalmente ao esforço do paciente, otimizando o
sincronismo.
Durante a fase expiratória, a pressão no interior dos alvéolos está em equilíbrio com a
pressão da via aérea PEEP 5cmH2O. No início do ciclo, o ventilador fecha a válvula de
exalação e abre a válvula de fluxo. Através de algoritmos de controle o ventilador irá
estabelecer o fluxo requerido para atingir a pressão controlada ajustada PC 25cmH2O.
O fluxo requerido, no início da fase inspiratória, quando o volume inspirado é zero:
Fluxo = (PC - Volume/Csr - PEEP)/Rva
Fluxo = (25cmH2O - 0L / 0,05L/cmH2O - 5cmH2O) / 20cmH2O/L/s
Fluxo = 20cmH2O /20 cmH2O/L/s = 1L/s = 60L/min
No instante inicial, o fluxo inspiratório será 60L/min. No próximo instante, com a
entrada de um volume inicial, ocorre o aumento da pressão no interior dos pulmões, e a
conseqüente diminuição do fluxo, e assim sucessivamente.
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
33
Através da equação que descreve o enchimento dos pulmões à pressão constante, é
possível determinar o volume e a pressão no interior dos pulmões no final da inspiração,
após 1 s.
A constante de tempo nesse caso é:
R.C = 20cmH2O/L/s . 0,05L = 1 s
Portanto, após 1 segundo, correspondente a 1 constante de tempo, o volume inspirado
será constante de tempo o volume no seu interior será 63 % do volume máximo em
situação de equilíbrio.
Vol max = (25cmH2O - 5cmH2O) . 0,05L/cmH2O = 1L
Vol insp = 0,63 . Vol max = 0,63 L
Para esse volume, a pressão elástica, no interior do pulmão será:
Pel = Palv = Vol insp/Csr+PEEP = 0,63L / 0,05L/cmH2O + 5cmH2O = 12,6cmH2O +
5cmH2O = 17,6 cmH2O.
Nesse caso, no final da inspiração, a pressão intrapulmonar no final da inspiração não
atingiu o valor ajustado de pressão controlada. Para que isso ocorresse, o tempo
inspiratório deveria ser superior a 3 constantes de tempo, nesse caso, 3 segundos.
Durante o modo PC, um importante parâmetro de controle é o tempo inspiratório, e seu
ajuste está diretamente relacionado com a mecânica respiratória do paciente. Tempos
inspiratórios curtos podem ser insuficientes para promover um volume adequado. Por
outro lado, tempos inspiratórios longos significam, para uma dada freqüência
respiratória, tempos expiratórios menores. E da mesma forma que o pleno enchimento
dos pulmões à pressão pretendida demanda no mínimo 3 constantes de tempo, a
exalação total do volume inspirado também requer no mínimo 3 constantes de tempo, e
idealmente 5 constantes de tempo. No caso de um tempo expiratório insuficiente, o
próximo ciclo inspiratório será iniciado com os pulmões ainda mantendo um volume
residual do último ciclo, caracterizando a presença do auto-PEEP ou PEEP
intrínsico62,42
.
Os efeitos observados sobre o volume e a pressão alveolar durante o modo PC, em
função de alterações nos principais parâmetros de controle e na mecânica respiratória
do paciente são apresentados a seguir (tabela 2). Foi considerado que o tempo
inspiratório Tinsp ajustado é inferior a 3 constantes de tempo. No caso em que o tempo
inspiratório exceder esse valor, a pressão alveolar irá praticamente se igualar à pressão
controlada.
Ventilador Paciente
PC T.INSP R C Volume Palv Ppico-
Pplateau
() - - - () () ()
- () - - () () -
- - () - () () ()
- - - () () () -
Tabela 2: Relações entre os parâmetros ajustados no ventilador, a mecânica respiratória
do paciente e os parâmetros ventilatórios resultantes no modo Pressão Controlada.
Tomando como exemplo um ciclo onde tenha ocorrido um aumento da resistência da
via aérea do paciente, mantendo-se inalteradas as demais variáveis. O aumento da
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
34
resistência implica no aumento da constante de tempo, e conseqüentemente o
enchimento dos pulmões se dará de forma mais lenta. Portanto, para o mesmo tempo
inspiratório, considerando-se que seja inferior a 3 constantes de tempo, irá resultar em
uma diminuição do volume inspirado e da pressão intrapulmonar. O efeito inverso é
observado com a diminuição da resistência. As demais possibilidades estão resumidas
na Tabela 2.
A principal característica do modo PC é a dependência entre a mecânica respiratória do
paciente e o fluxo e volume inspiratórios. Ao manter constante a pressão na via aérea, o
modo PC previne a ocorrência de pressões elevadas, determinantes no mecanismo de
lesão pulmonar na presença de diferenças de resistência e complacência a nível
alveolar3, 26,34,35,39,43,52,53,75,76,87,89
. Em contrapartida, uma deterioração da mecânica
respiratória, irá resultar em uma diminuição dos volumes inspirados.
Conforme visto, o modo VC não permite a alteração de fluxo durante os ciclos
assistidos (fluxo “fixo”), o que pode resultar em aumento de trabalho respiratório do
paciente. Como no modo PC, o ventilador ajusta automaticamente o fluxo de forma a
manter constante a pressão na via aérea (fluxo “livre”), o resultado de um esforço
inspiratório do paciente é o aumento proporcional de fluxo (Fig. 18). Essa forma de
controle é bastante adequada à natureza dos ciclos assistidos. Considerando, na equação
do movimento o esforço do paciente Pei, o fluxo inspiratório durante o modo PC será:
Fluxo = (PC + Pei - Volume/Csr - PEEP)/Rva
Ou seja, o efeito do esforço inspiratório do paciente é equivalente ao aumento da
pressão controlada, já que esse esforço irá atuar no sentido de aumentar o gradiente de
pressão entre a via aérea e o interior dos pulmões.
Tomando o exemplo numérico anterior, e considerando um esforço inspiratório de
10cmH2O, resulta um fluxo inicial:
Fluxo = (25cmH2O + 10cmH2O - 0L / 0,05L/cmH2O -
5cmH2O)/20cmH2O/L/s
Fluxo = 30cmH2O /20 cmH2O/L/s = 1,5L/s = 90L/min
O ventilador aumentou o fluxo de 60 para 90L/min no início da inspiração para atender
ao esforço do paciente, e evitar a queda de pressão na via aérea observada durante os
ciclos assistidos no modo VC. Assim, o modo PC permite a redução do trabalho
respiratório do paciente durante os ciclos assistidos, não assegurando, entretanto, o
volume corrente56,67
.
Pressão Suporte
O modo de controle Pressão Suporte - PS se aplica exclusivamente aos ciclos
espontâneos nos modos básicos SIMV e CPAP. A modalidade PS pode ser utilizada
conjuntamente com as modalidades VC ou PC, no modo básico SIMV.
O tipo de controle exercido sobre os ciclos espontâneos no modo PS é idêntico ao
exercido sobre os ciclos assistido durante o modo PC, onde a pressão é o parâmetro
controlado (“fixo”) e o fluxo o parâmetro resultante (“livre”). Entretanto, diferente do
modo PC onde o término do ciclo ocorre por tempo, no modo PS o ventilador
continuamente monitoriza o valor do fluxo inspiratório e termina o ciclo quando for
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
35
atingido um determinado valor mínimo, ou fluxo de corte. Esse valor de fluxo mínimo
para término ciclo pode ser um valor fixo ou uma porcentagem do fluxo inicial. O
tempo inspiratório dos ciclos no modo PS será dependente do esforço e da mecânica
respiratória do paciente.
A equação do movimento pode ser colocada em termos de pressão suporte PS e esforço
do paciente Pei, relacionando os parâmetros controlados (sublinhado) e os resultantes
(duplo sublinhado):
Pva = PS = Fluxo/Rva + Volume/Csr + PEEP - Pei
Fluxo = (PS + Pei - Volume/Csr - PEEP)/Rva
A pressão suporte atua no sentido de complementar o esforço do paciente,
possibilitando que sejam vencidas as forças resistivas e elásticas do sistema respiratório
e de ventilação. Considerando que a soma do esforço inspiratória e da pressão suporte
se constitui na força motriz do ciclo, para uma determinada demanda inspiratória do
paciente, a pressão suporte pode ser ajustada para propiciar desde um suporte total (PS
100%, Pei 0%), até a ausência de suporte (PS 0%, Pei 100%)5, 16,19,20,28,30,54,59,92,95
.
Fixando os conceitos através de um exemplo numérico (Fig. 19):
Paciente: Rva 20cmH2O/L/s; Csr 0,05L/cmH2O; Esforço inspiratório 10cmH2O
Ventilador: PS 25cmH2O; PEEP 5cmH2O
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
36
Flu
xo
(L
/min
)
10
20
30
40
0Pre
ss
ão
(c
mH
O)
2
-10
50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tempo (s)
Esforçoinspiratório
Ciclo espontâneo
30
60
-30
-60
0,75
1,00
90
0,50
0,25
0
Vo
lum
e (
L)
25% Fluxo pico
Fluxo pico
Esforçoinspiratório
25% Fluxo pico
Fluxo pico
Ciclo espontâneo
MODO PRESSÃO SUPORTE
Figura 19: O modo de controle Pressão Suporte - PS se aplica exclusivamente aos ciclos espontâneos. O
ventilador auxilia a inspiração do paciente aumentando a pressão na via aérea, liberando um fluxo livre
similar ao encontrado no modo Pressão Controlada PC. O ventilador continuamente monitoriza o valor do
fluxo inspiratório e termina o ciclo quando for atingido um determinado valor mínimo, ou fluxo de corte.
O tempo inspiratório e volume dos ciclos no modo PS serão dependentes do esforço e da mecânica
respiratória do paciente.
Durante a fase expiratória, a pressão no interior dos alvéolos está em equilíbrio com a
pressão da via aérea PEEP 5cmH2O. Ao detectar o esforço do paciente, o ventilador
fecha a válvula de exalação e abre a válvula de fluxo. Através de algoritmos de controle
o ventilador irá estabelecer o fluxo requerido para atingir a pressão suporte ajustada PS
25cmH2O. O fluxo requerido, no início da fase inspiratória, quando o volume inspirado
é zero:
Fluxo = (PS + Pei - Volume/Csr - PEEP)/Rva
Fluxo = (25cmH2O +10cmH2O - 0L / 0,05L/cmH2O - 5cmH2O) /
20cmH2O/L/s
Fluxo = 30cmH2O /20 cmH2O/L/s = 1,5L/s = 90L/min
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
37
No instante inicial, o fluxo inspiratório será 90L/min. No próximo instante, com a
entrada de um volume inicial, ocorre o aumento da pressão no interior dos pulmões, e a
conseqüente diminuição do fluxo, e assim sucessivamente.
Caso não se utilizasse a pressão suporte (PS=PEEP), para o mesmo nível de esforço o
paciente receberia o seguinte fluxo:
Fluxo = (5cmH2O +10cmH2O - 0L / 0,05L/cmH2O - 5cmH2O) / 20cmH2O/L/s
Fluxo = 0,5 L/s = 30L/min
Para manter o fluxo de 90L/min o paciente deveria exercer um esforço inspiratório três
vezes maior do que o requerido com o uso da pressão suporte.
Durante os ciclos espontâneos ocorre uma inspiração ativa, o enchimento dos pulmões
será influenciado tanto pela constante de tempo, conforme durante o modo PC, como
pelo esforço do paciente. Visualizando-se que o esforço do paciente atua no mesmo
sentido do aumento da pressão suporte, já que esse esforço reflete em uma diminuição
da pressão intrapulmonar e conseqüente aumento do gradiente que gera o fluxo, a
mesma equação que rege o enchimento dos pulmões durante o modo PC se aplica.
Entretanto o esforço do paciente não se mantém em um valor constante e fixo durante
toda a inspiração, o que irá influenciar o tempo de enchimento em relação a uma
inspiração passiva.
No caso do exemplo, como o fluxo inspiratório inicial foi de 90 L/min, adotando-se um
critério de 25% para término do ciclo resultaria:
Fluxo término = 25% . 90 L/min = 22,5L/min = 0,375L/s
O volume inspirado irá depender tanto dos níveis de pressão suporte, da mecânica
respiratória e do esforço inspiratório do paciente.
Os protocolos clínicos adotam geralmente como pressão suporte mínima o valor de
5cmH2O, que seria a requerida para vencer as resistências intrínsecas do sistema de
ventilação. Quando o paciente, conseguir manter a ventilação com esse nível de suporte
seria possível à retirada do suporte ventilatório31,40,44,54-56
.
Os ciclos com pressão suporte apresentam o fluxo, volume e tempo inspiratório
totalmente dependentes do esforço inspiratório e da mecânica respiratória do paciente.
Os efeitos observados sobre o fluxo, volume e tempo inspiratório durante o modo PS,
apesar de poderem ser definidos teoricamente com relativa precisão, são influenciados
na prática pelas características específicas de cada dos ventilador. A seguir são
apresentadas algumas relações, em função de alterações nos principais parâmetros de
controle e na mecânica respiratória do paciente (Tabela 3).
Ventilador Paciente
PS Esforço R C Fluxo Volume Tinsp
() - - - () () ?
- () - - () () ?
- - () - () ? ?
- - - () () () ()
Tabela 3: Relações entre os parâmetros ajustados no ventilador, a mecânica respiratória
do paciente e os parâmetros ventilatórios resultantes no modo Pressão Suporte.
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
38
O aumento do nível de pressão suporte ou do esforço inspiratório representam um
aumento tanto no fluxo como no volume inspirados. O tempo inspiratório será
predominantemente influenciado pela constante de tempo do sistema respiratório e pela
duração do esforço inspiratório.
O aumento da resistência diminui o fluxo inspiratório, retardando o enchimento dos
pulmões. Dependendo do valor de fluxo definido pelo ventilador para término do ciclo,
poderão ocorrer efeitos distintos sobre o tempo inspiratório e o volume. Se o ventilador
utilizar uma porcentagem do fluxo inicial para término do ciclo, a diminuição do fluxo
inicial, irá resultar na diminuição do fluxo de término, com o conseqüente
prolongamento, à vezes excessivo, do tempo inspiratório. Teoricamente, o
prolongamento do tempo inspiratório, compensaria de certa forma a diminuição do
fluxo, mantendo o volume constante. Entretanto na prática o paciente exerce um esforço
expiratório, abreviando tempos inspiratórios longos. Outras vezes, dependendo do tipo
de controle exercido pelo respirador, devido ao aumento da resistência da via aérea,
ocorre uma pressurização repentina do circuito respiratório, observando-se valores
significativos de fluxo, que irão distender apenas o espaço morto do circuito. A partir
desse valor de fluxo inicial, o ventilador irá definir um critério de término relativamente
elevado, causando um término prematuro do ciclo, com diminuição de volume e tempo
inspiratório. Existem ventiladores onde é possível atenuar o fluxo inspiratório inicial de
forma a evitar oscilações de pressão e ciclagem prematura do ciclo. A ocorrência de
auto-PEEP, decorrente de aumento do tempo inspiratório, também contribui para a
diminuição de volume. Nos ventiladores onde o critério de término é um valor de fluxo
fixo, o pico de fluxo inicial não iria interferir na duração do ciclo. A duração do tempo
inspiratório iria depender do fluxo resultante na via aérea, e do valor definido pelo
ventilador para término do ciclo. Por exemplo, caso o paciente apresente um valor de
complacência normal, o fluxo inspiratório irá decair lentamente, mantendo-se
provavelmente acima do valor de fluxo de término, resultando em um prolongamento
do tempo inspiratório, e possivelmente manutenção do volume corrente.
A diminuição da complacência resultaria em uma queda mais acentuada do fluxo,
devido à elevação mais acentuada da pressão intrapulmonar. O fluxo inicial não seria
afetado, já que é influenciado basicamente pela resistência. Os efeitos observados nesse
caso seriam a diminuição do tempo inspiratório e do volume corrente.
Pressão Limitada
O modo de Pressão Limitada é comumente encontrado nos ventiladores neonatais, e se
aplica aos ciclos controlados e assistidos, nos ventiladores que permitem a ventilação
sincronizada (Assistida e/ou SIMV). Nesse modo, o ventilador mantém um fluxo
contínuo na via aérea através de uma válvula de fluxo ou de um simples fluxômetro12
.
Durante a fase expiratória o fluxo contínuo é desviado para o ambiente através da
válvula de exalação que permanece aberta, ou parcialmente fechada de forma a gerar
uma pressão expiratória positiva. Os ciclos são iniciados pelo fechamento da válvula de
exalação, quando o fluxo contínuo é dirigido para o interior dos pulmões. O
enchimento dos pulmões se dá de forma semelhante ao que ocorre no modo VC, com a
pressão na via aérea sendo o parâmetro resultante, obedecendo a equação do
movimento.
Pva = Fluxo.Rva + Volume/Csr + PEEP
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
39
No modo VC, a válvula de exalação é fechada a uma pressão de 120cmH2O, e o ciclo é
terminado quando for atingido o volume programado. Isso significa, que a menos que
seja ativado um limite de alarme, a pressão na via aérea pode se elevar até 120cmH2O.
No modo Pressão Limitada, o valor de pressão com que a válvula de exalação é fechada
não é fixo, mas pode ser ajustado pelo operador, se constituindo em um limite de
pressão inspiratória. Se durante a fase inspiratória a pressão na via aérea se mantiver
abaixo do limite ajustado, a válvula de exalação permanecerá fechada, e todo o fluxo
ajustado será dirigido ao paciente, resultando em um padrão análogo ao encontrado no
modo VC. Caso contrário irá limitar a pressão na via aérea permitindo que parte do
fluxo contínuo escape para o ambiente. A partir do instante em que o limite de pressão é
atingido, o fluxo inspiratório irá diminuir de forma exponencial, com o mesmo padrão
apresentado no modo PC, de acordo com a equação do movimento. A pressão passa a
ser o parâmetro controlado e o fluxo e volume os parâmetros resultantes.
Pva = Plimite = Fluxo.Rva + Volume /C + PEEP
No modo Pressão Limitada, da mesma forma que no modo PC, o tempo inspiratório é
controlado diretamente, ou seja, o ciclo é terminado quando for atingido o tempo
inspiratório programado. O volume inspirado será resultante dos ajustes de fluxo, do
limite de pressão inspiratória, do tempo inspiratório e da mecânica respiratória do
paciente.
É importante perceber a diferença fundamental entre o modo PC e o Pressão Limitada.
No primeiro o fluxo é livre, ou seja, o valor ajustado de pressão será necessariamente
atingido e mantido pelo ventilador através do controle da válvula de fluxo, de forma a
adequar a oferta de fluxo em situações de demanda variável. No modo Pressão Limitada
o fluxo é fixo, não sendo necessariamente atingido o valor ajustado como limite de
pressão através do controle da válvula de exalação. Na presença de esforço inspiratório
do paciente, irá ocorrer o mesmo efeito observado no modo VC, ou seja, queda de
pressão na via aérea e aumento do trabalho respiratório (Fig 20).
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
40
Flu
xo
(L
/min
)
10
20
30
40
0Pre
ss
ão
(c
mH
O)
2
-10
50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tempo (s)
Esforçoinspiratório
30
60
-30
-60
0,75
1,00
90
0,50
0,25
0
Vo
lum
e (
L)
MODO PRESSÃO LIMITADA
Limitede
Pressão
Fluxo constante(fixo)Fluxo
decrescente
Fluxoconstante
Figura 20: No modo Pressão Limitada o fluxo é fixo, e o limite de pressão é realizado pela válvula de
exalação. Na presença de esforço inspiratório do paciente, irá ocorrer o mesmo efeito observado no modo
VC, ou seja, queda de pressão na via aérea e aumento do trabalho respiratório.
Nas aplicações neonatais e pediátricas, a utilização de fluxos inspiratórios mais
elevados, que excedam a demanda inspiratória do paciente, pode reproduzir o efeito do
fluxo livre. Nesse caso a reserva de fluxo é o excesso que escapa pela válvula de
exalação.
VAPS
O modo de controle VAPS - Ventilação Volumétrica Assistida com Pressão Suporte se
aplica aos ciclos controlados e assistidos nos modos básicos Controlado, Assistido e
SIMV.
Os modos de ventilação Volume Controlado e Pressão Controlada se distinguem pela
forma como é exercido o controle de fluxo. De forma sucinta no modo VC o fluxo é o
parâmetro controlado (“fixo”) e a pressão na via aérea é resultante (“livre”); no modo
PC a pressão na via aérea é controlada (“fixa”) e o fluxo é resultante (“livre”).
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
41
Conforme discutido, a equação do movimento relaciona os parâmetros controlados
(sublinhado) e os resultantes (duplo sublinhado).
No modo VC:
Pva = Rva.Fluxo + Vol/Csr + PEEP + Pei
No modo PC:
Pva= PC = Rva.Fluxo + Vol/Csr + PEEP + Pei
No modo VAPS o ventilador exerce um duplo controle, de forma a assegurar que,
durante a fase inspiratória dos ciclos controlados e assistidos, até que seja atingido o
volume controlado:
1- O fluxo resultante na via aérea seja maior ou igual ao Fluxo Controlado;
2- A pressão resultante na via aérea seja maior ou igual à Pressão Controlada.
Um exemplo didático para compreensão do tipo de controle exercido no modo VAPS é
a comparação entre um ciclo assistido no modo VC com a ocorrência de um esforço
inspiratório do paciente e um ciclo assistido no modo VAPS com o mesmo esforço
inspiratório (Fig. 21).
Flu
xo
(L
/min
)
10
20
30
40
0Pre
ss
ão
(c
mH
O)
2
-10
50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tempo (s)
30
60
-30
-60
0,75
1,00
90
0,50
0,25
0
Vo
lum
e (
L)
MODO VAPS
Fluxo constante(fixo)
Esforçoinspiratório
Volume constante(controlado)
Esforçoinspiratório
Fluxo constante(fixo)
Fluxo variável(livre)
CICLO ASSISTIDOVOLUME CONTROLADO
CICLO ASSISTIDOVAPS
Queda de pressão
PressãoSuporte
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
42
Figura 21: No modo VAPS, aplicável aos ciclos controlados e assistidos, o ventilador controla
simultaneamente os níveis de fluxo e pressão na via aérea. Nos ciclos assistidos no modo Volume
Controlado, o esforço do paciente ocasiona uma depressão na curva de pressão, indicando que o paciente
assumiu uma parcela do trabalho respiratório. No modo VAPS, através de um duplo controle,
combinando-se os algoritmos do modo VC e PS, o ventilador evita a queda observada de pressão nos
ciclos assistidos, elevando o fluxo inspiratório “livre” além do fluxo controlado “fixo”.
No primeiro ciclo, na ausência de esforço inspiratório, o ventilador realiza todo o
trabalho respiratório, e a pressão na via aérea apresenta a morfologia típica do modo
VC. No segundo ciclo, o esforço do paciente ocasiona uma diminuição da pressão
intrapulmonar, que é refletida na pressão da via aérea. Observa-se uma depressão na
curva de pressão em relação ao ciclo controlado, indicando que o paciente assumiu uma
parcela do trabalho respiratório. Na presença de esforços elevados por parte do paciente
e fluxos insuficientes por parte do respirador, as quedas de pressão no decorrer do ciclo
poderão apresentar valores acentuados, representando aumentos significativos de
trabalho respiratório do paciente. Essa situação obviamente é indesejada nos ciclos
assistidos, quando se pretende aliviar a carga sobre os músculos respiratórios,
geralmente em uma fase aguda da insuficiência respiratória.
No modo VAPS, através de um duplo controle, combinando-se os algoritmos do modo
VC e PS, o ventilador evita a queda observada de pressão nos ciclos assistidos, elevando
o fluxo inspiratório “livre” além do fluxo controlado “fixo”, sempre que a pressão na
via aérea estiver abaixo de um nível mínimo ajustado. O modo VAPS requer o ajuste de
fluxo, volume e pressão suporte, e o ciclo resultante será uma combinação dos ciclos do
modo VC e PC ou PS. Se em função dos ajustes dos controles de fluxo e volume, a
pressão resultante na via aérea for superior ao valor ajustado de pressão suporte,
prevalecerá o controle tipo VC, caso contrário prevalecerá o controle tipo PS.
o ventilador irá automaticamente acionar o fluxo “livre” em complementação ao fluxo
“fixo” impedindo a queda de pressão abaixo do nível ajustado.
Na concepção original do modo VAPS2, 11,13-15
, os ciclos são terminados da mesma
forma que o ciclo no modo VC, ao ser atingido o volume programado, sendo possível
também à programação de pausa inspiratória. Nesse caso, a pausa mantém o controle da
pressão na via aérea, permitindo a ocorrência do fluxo “livre”. Existem variações, onde
o término do ciclo segue o critério de término do modo PS, através de um valor de fluxo
de corte. Nesse caso pode ocorrer aumento do volume inspirado em relação ao
controlado18,36,38,45,57
.
Princípios Básicos dos Ventiladores Artificiais
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