BR102012021143B1 - Dispositivo regulável de oclusão inspiratória e seus usos - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO REGULÁVEL DE OCLUSÃO INSPIRATÓRIA E SEUS USOS. A presente invenção refere-se a um dispositivo regulável de oclusão inspiratória que resolve o problema da fístula broncopleural que, na vigência da ventilação mecânica, cursa com elevada mortalidade devido à dificuldade de manutenção das trocas gasosas. O objeto da presente invenção regula a saída de ar pela fístula na fase inspiratória, à medida que se monitora a melhor ventilação alveolar, e que permite a completa saída de ar pela fístula na fase expiratória, sem a interferência do frasco de drenagem e sem alterações do perfil hemodinâmico. O dispositivo apresenta uma válvula reguladora de pressão que permite não receber interferência da pressão proveniente do nível de água colocado no dreno de tórax a selo d'água. A presente invenção é capaz de regular o fluxo aéreo pela fístula na fase inspiratória, com o objetivo de diminuir a fuga aérea, adequar às trocas gasosas e posteriormente fechar a fístula, além de permitir a saída do ar na fase expiratória a fim de evita o pneumotórax

Description

Campo da Invenção

A presente invenção trata-se de um dispositivo regulável de oclusão inspiratória aplicável em casos de fístula broncopleural (FBP) em que o pulmão acometido encontra-se sob ventilação mecânica (VM), ou seja, pressão inspiratória positiva.

O dispositivo pode ser aplicado quando há necessidade de ventilação mecânica e pode ser acoplado ao dreno de tórax independente do respirador mecânico.

Fundamentos da Invenção

A fístula broncopleural (FBP) é uma complicação grave que cursa com elevada mortalidade hospitalar, principalmente quando associada à ventilação mecânica. Ela se manifesta inicialmente por pneumotórax e, após a drenagem torácica, resulta em persistente fuga de ar das vias aéreas para o exterior (Pierson et al., 1986). A FBP determina alterações fisiopatológicas já bem descritas na literatura, tais como escape de gases para a pleura, redução da pressão média das vias aéreas, redução da ventilação alveolar por minuto, colapso alveolar, hipoxemia arterial e acidose respiratória (Civeta, 1974; Bevelaqua e Kay, 1986; Spinale et al., 1989).

Pacientes que apresentem FBP podem alterar significativamente a distribuição da ventilação pulmonar, a relação ventilação/perfusão e os gases sangüíneos arteriais, sobretudo se cursarem com outras doenças associadas. Desde a década de 70, muitos sistemas de pressurização do frasco de drenagem torácica têm sido descritos na literatura, visando o manejo da VM - na vigência de FBP. Porém, nenhum estudo experimental ou clínico foi documentado até então.

Zimmerman et al. (1973) recomendam a remoção do suporte ventilatório mecânico e da pressão positiva expiratória final (PEEP) em casos de FBP, porém, isso poderia causar grave hipoxemia arterial. Baseado nisso, Downs e Chapman (1976) aplicaram pressão intrapleural positiva equivalente à PEEP, e observaram que a fuga aérea na fase expiratória cessou imediatamente e o radiograma simples de tórax revelou reexpansão pulmonar nos três casos reportados por esses autores. Porém, uma pequena fuga aérea na fase inspiratória devido à ventilação mandatória intermitente (VMI) persistiu por mais 60 horas. É importante ressaltar que, nesse modelo, era permitida a respiração espontânea e os pacientes não apresentaram nenhum desconforto com a aplicação da pressão intrapleural positiva.

Porém, colapso alveolar e pneumotórax têm sido relatados com esse sistema, que é mais bem tolerado em respiração espontânea (Powner e Grenvik, 1981).

Um dos métodos mecânicos pioneiros de reduzir o fluxo aéreo da FBP, durante a fase inspiratória, foi um método relatado por Gallagher et al. (1976). Diante de um progressivo aumento na pressão parcial de gás carbônico no sangue arterial (PaCO2) de um paciente com FBP sob VM, os autores inseriram uma válvula unidirecional no frasco de drenagem, sincronizada com a fase inspiratória do ciclo ventilatório mecânico, e observaram que não houve deterioração na função cardiopulmonar e que a FBP fechou espontaneamente.

Em muitos casos, um aumento da freqüência respiratória mecânica poderia compensar a fuga de volume aéreo pela FBP e prevenir ou reduzir a retenção de gás carbônico (PaCO2), mas isso pode aumentar a pressão média de vias aéreas, o que pode levar a uma diminuição do débito cardíaco e conseqüente aumento do débito da FBP (Gallagher et al.,1976).

Para o controle da fuga aérea em casos de retenção refratária de CO2, os autores sugerem a oclusão do dreno de tórax temporariamente durante a fase inspiratória (IICTO - oclusão inspiratória intermitente do frasco de drenagem), que pode permitir mais eficácia da VM, diminuindo o débito da fistula com concomitante redução da PaCO2 pela melhora da ventilação alveolar. Os mesmos autores ainda relataram que o desenvolvimento de pneumotórax, durante a inspiração, quando o dreno é ocluído, era teoricamente possível (Gallagher et al., 1976).

Similarmente ao descrito por Downs e Chapman em 1976, Phillips et al. (1979) relataram um caso de FBP de alto débito conseqüente à ventilação por pressão positiva, cujo método visava a diminuição do gradiente pressórico transpulmonar expiratório, ou seja, pressão positiva no espaço pleural, e observaram uma diminuição dramática do fluxo de ar pela fistula, estabilizando a oxigenação. Porém, esses autores observaram ainda a ocorrência de pneumotórax, atribuído ao fato de não ter sido permitida a respiração espontânea. A monitorização desse sistema é facilitada por um medidor de fluxo expiratório e um manômetro de comunicação com o espaço pleural, além da conexão de uma válvula “Heimlich” no ramo expiratório do respirador, cujo princípio é o de permitir a passagem do ar em uma única direção, evitando o refluxo para a cavidade pleural.

Associada a essa técnica, a aspiração do frasco de drenagem pode ser empregada. Porém, há aumento do débito da fístula por diminuir a pressão no frasco até níveis subatmosféricos, facilitando a fuga de ar e aumentando o borbulhamento (Powner e Grenvik, 1981). O dreno em aspiração, na modalidade ventilatória mecânica assisto/controlada (A/C), provocou alcalose respiratória e persistente fuga aérea pela fístula (Pruitt et al., 1996; Sager et al., 2003).

Powner e Grenvik (1981), visando minimizar a fuga aérea na fase expiratória e permitir o fechamento da fistula broncopleural, respeitando os princípios propostos por Downs e Chapman (1976) e Phillips et al. (1979), utilizaram uma válvula de PEEP conectada ao circuito do ventilador e ao sistema de drenagem torácica. Entretanto, os autores alertam para a possibilidade de pneumotórax, caso a pressão no espaço pleural exceda a pressão da via aérea.

Outro método proposto por esses autores, no entanto, para minimizar a fuga aérea durante a fase inspiratória do ciclo mecânico, segue o proposto por Gallagher et al. (1976), que é a utilização da ventilação controlada associada a um sistema de oclusão do frasco de drenagem, durante a inspiração. No início da fase expiratória, a válvula se abre para permitir a saída do ar normalmente através da FBP. Nesse sistema, uma válvula exalatória do circuito do respirador é conectada ao tubo de drenagem torácica, entre o paciente e o frasco de drenagem, acionada por uma linha em “T”, de forma a ocluir simultaneamente as válvulas durante a insuflação pulmonar mecânica.

Bevelaqua e Kay (1986), em relato de caso, usaram uma técnica que emprega tanto a oclusão do frasco de drenagem na inspiração, como a aplicação da pressão positiva no espaço pleural, durante a fase expiratória equivalente à PEEP. Relatam que a vantagem desse método está na capacidade de eliminar totalmente o ar através do dreno de tórax na fase inspiratória, além de permitir o uso da PEEP, sem o risco de excessiva perda de volume através da fistula. Entretanto, a completa expansão pulmonar pode não ser mantida. A adição de uma válvula de escape ajustada no dreno do tórax permite a regulação da pressão pleural durante a expiração, independente da PEEP aplicada.

Em 1990, Blanch et al. relataram um caso, descrevendo a dificuldade da utilização da oclusão inspiratória intermitente do frasco de drenagem (IICTO), por este ser um sistema facilmente acoplado no respirador Bird Mark 2/6, o qual não era mais comercializado na época. Para que o sistema pudesse ser utilizado em qualquer ventilador, os autores introduziram uma válvula (Clippard 2010) capaz de acionar a válvula exalatória do Bird acoplada ao frasco de drenagem.

Em 1995, Chaddouk construiu uma válvula de cilindro plástico, em cujo interior introduziu uma luva de procedimento, que se insuflava na fase inspiratória e desinsuflava na fase expiratória. Essa válvula era acoplada ao frasco de drenagem torácica e conectada no ramo proximal do circuito respiratório do paciente. Nesse caso reportado, o autor relata o baixo risco de pneumotórax.

Muitos sistemas têm sido descritos no manejo da VM na vigência de FBP. Porém, nenhum estudo clínico controlado, ou sistemático experimental, reproduzindo tais técnicas, foi documentado.

Foi baseado nesse modelo de Chaddouk, 1995, que Cavicchia et al. (2006), criaram um dispositivo de pressurização intermitente através de uma válvula de pressurização acoplada ao frasco de drenagem, o qual diminuia a fuga aérea na fase inspiratória, porém, não permitia sua plena saída na fase expiratória, o que ocasionou prejuízos hemodinâmicos por provável pneumotórax.

Diante do exposto, seria útil se a técnica dispusesse de um dispositivo regulável de oclusão inspiratória que resolvesse o problema da FBP que, na vigência da VM, cursa com elevada mortalidade devido à dificuldade de manutenção das trocas gasosas (hipoxemia).

O objeto da presente invenção regula a saída de ar pela fístula na fase inspiratória, à medida que se monitora a melhor ventilação alveolar, permitindo a completa saída de ar pela fístula na fase expiratória, sem a interferência do frasco de drenagem e sem alterações hemodinâmicas. O dispositivo apresenta uma válvula reguladora de pressão que permite alterar a relação fixa de 1:2, além de não receber interferência da pressão proveniente do nível de água colocada no dreno de tórax a selo d’água. A presente invenção é capaz de regular o fluxo aéreo pela fístula na fase inspiratória, com o objetivo de diminuir a fuga aérea, adequar as trocas gasosas e posteriormente fechar a fístula, além de permitir a saída do ar na fase expiratória, conseguindo com isso evitar ou minimizar um provável pneumotórax.

Portanto, um dispositivo de oclusão inspiratória regulável foi desenvolvido para ser acoplado ao dreno de tórax, independente do respirador mecânico, visando à redução do débito da fístula, promovendo um melhor controle hemodinâmico, gasométrico e de mecânica respiratória, através de um ajuste dinâmico do controle de fluxo valvar.

Breve Descrição

A presente invenção trata-se de um dispositivo regulável de oclusão inspiratória aplicável em casos de fístula broncopleural sob ventilação mecânica.

O dispositivo pode ser aplicado quando há necessidade de ventilação mecânica e pode ser acoplado ao dreno de tórax independente do respirador mecânico.

O dispositivo regulável de oclusão inspiratória compreende: - uma válvula de ajuste do fluxo de escape, e - uma válvula de exalação.

O dispositivo pode ser aplicado quando há necessidade de ventilação mecânica e pode ser acoplado ao dreno de tórax, cujo uso independente do respirador mecânico.

Breve Descrição das Figuras

A figura 1 representa um esquema de aplicação do dispositivo acoplado ao dreno de tórax e sua interligação com o sistema de ajuste de fluxo, a partir da pressão gerada no respirador (P1) transmitida pela linha piloto.

A figura 2 representa um esquema físico da válvula de exalação a partir do complemento do sistema de regulagem de fluxo (válvula de controle).

A figura 3 representa a imagem real do sistema/circuito de pressurização com 2 extremidades: válvula de exalação acoplada ao dreno de tórax (2) e peça acrílica adaptável ao tubo orotraqueal (3), ambas interligadas a uma caixa contendo uma válvula de ajuste do fluxo de escape de ar pela FBP, com quatro voltas.

A figura 4 representa a extremidade da válvula acoplada ao dreno de tórax do animal devido à presença da FBP (A) e a extremidade da válvula acoplada ao TOT do animal. Justaposta ao sensor do monitor de perfil respiratório CO2SMO Plus® 8100 (B).

Descrição Detalhada

A presente invenção trata-se de um dispositivo regulável de oclusão inspiratória aplicável em casos de FBP sob ventilação mecânica.

O dispositivo regulável de oclusão inspiratória compreende: - uma válvula de ajuste do fluxo de escape, e - uma válvula de exalação.

A válvula de ajuste do fluxo de escape é giratória com possibilidade de quatro voltas, da posição zero (aberta) até a posição quatro (totalmente fechada), as quais representam os tratamentos: a posição zero significa a válvula estar totalmente aberta, sem nenhuma restrição ao fluxo aéreo, ou seja, permitindo a total saída do fluxo de ar pela FBP. As demais posições se referem à redução do fluxo aéreo pela FBP, progressivamente em 25% (1 volta), 50% (2 voltas) e 75% (3 voltas) e, finalmente, a última posição (4 voltas) com a válvula totalmente fechada, ocluindo a saída de ar pela fístula, na fase inspiratória.

A válvula de exalação é acoplável ao dreno de tórax e funciona como válvula reguladora de pressão com relação fixa de 1:2. Essa válvula consiste de um bocal sobre o qual se assenta um diafragma flexível. O diafragma é acionado pela pressão proximal, através de um tubo flexível conectado à conexão “Y” do paciente. Em função das dimensões do bocal e do diafragma, existe uma relação de 1:2 entre a pressão proximal e a pressão de fechamento do dreno. Ou seja, quando a pressão proximal é de 10 cmH2O, a pressão de oclusão do dreno é de 20 cmH2O. De forma a permitir o ajuste de valores menores de pressão de oclusão em relação à pressão proximal, é utilizada a válvula de ajuste do fluxo, tipo agulha, que permite o escape de um fluxo controlado. Quanto maior o fluxo de escape da linha proximal, menor a pressão de atuação do diafragma. Dessa forma é possível realizar o ajuste adequado da pressão de alívio de dreno, de forma a evitar a pressurização do espaço pleural.

A extremidade ligada ao tubo orotraqueal (TOT) consiste de uma peça acrílica, pertencente ao circuito do respirador mecânico, denominada “cotovelo”.

A fim de verificar se o dispositivo denominado válvula regulável de oclusão inspiratória foi eficaz no tratamento da FBP sob ventilação mecânica, foi utilizado o monitor de perfil respiratório CO2SMO Plus® 8100 acoplado ao software Analysis Plus® (Respironics-Novametrix-Dixtal), o qual permitiu a análise, em tempo real, do momento da regulagem da válvula em que houve menor fuga aérea na fase expiratória e, consequentemente, a melhor ventilação alveolar. Através da análise dos dados hemodinâmicos, não houve prejuízo do mesmo, fato que poderia ter ocorrido na vigência de um provável pneumotórax (Tabela 1).Tabela 1: Dados referentes à capnografia volumétrica, gasometria e hemodinâmica.

DFBP (%) débito de fístula broncopleural em percentual; PetCO2: pressão de CO2 final expiratória; PaCO2: pressão média de CO2 no sangue arterial; P(a-et)CO2: diferença artério-alveolar de CO2; VT alv: volume corrente alveolar; PaO2 : pressão média de O2 no sangue arterial; Sat.O2: saturação de oxigênio no sangue arterial; R insp: resistência inspiratória; PIT: pressão intratorácica máxima; PAM: pressão arterial média; DC: débito cardíaco.

Foi realizado um estudo piloto experimental em dez porcos jovens, com peso médio de 25Kg, submetidos à FBP e ventilados mecanicamente com respirador ciclado à pressão (Bird Mark 7). Ao tubo de exaustão do frasco de drenagem foi acoplada uma válvula expiratória do respirador Bird Mark 7, pressurizada por uma derivação em “T” na linha de oxigênio, que aciona a válvula expiratória do circuito do respirador. (Cavicchia et al., 2002 a, b; Cavicchia et al., 2003 a, b).

O dispositivo proposto na presente invenção altera a relação fixa de 1:2 e regula a saída de ar pela fístula na fase inspiratória, à medida que se monitora a melhor ventilação alveolar, permitindo a completa saída de ar pela fístula na fase expiratória, sem a interferência do frasco de drenagem e sem alteração hemodinâmica.

Bibliografia:

✓ Bevelaqua FA, Kay S. A modified technique for the management of bronchopleural fistula in ventilator - dependent patients: a report of two cases. Respiratory Care1986; 31(10):904-8.

✓ Blanch PB, Koens Junior JC, Layon AJ. A new device that allows synchronous intermittent inspiratory chest tube occlusion with any mechanical ventilator. Chest 1990; 97(6):1426-30.

✓ Cavicchia MG, Terzi RGG, Silva WA, Moraes AC, Araújo S, Mello MM. Efeitos hemodinâmicos da válvula de oclusão inspiratória (VOI) na fístula broncopleural. In:Anais do X CONGRESSO BRASILEIRO DE TERAPIA INTENSIVA; 2002; Rio de Janeiro.R.J., suplemento 1, p 60-61,2002a.

✓ Cavicchia MG, Terzi RGG, Silva WA, Moraes AC, Araújo S, Mello MM. Efeitos hemodinâmicos da válvula de oclusão inspiratória (VOI) na fístula broncopleural. In: Anais do X CONGRESSO BRASILEIRO DE TERAPIA INTENSIVA; 2002; Rio de Janeiro.R.J., suplemento 1, p 62-63, 2002b.

✓ Cavicchia MG, Terzi RGG, Silva WA, Moraes AC, Mello MM. Alterações gasométricas e cardiorrespiratórias na fístula broncopleural experimental submetida a um sistema de drenagem torácica pressurizado. Tema livre, CONGRESSO PAULISTA DE TERAPIA INTENSIVA, 2003a. Santos, São Paulo.

✓ Cavicchia MG, Terzi RGG, Silva WA, Moraes AC, Mello MM. Eficácia de um método mecânico para reduzir a vazão da fístula broncopleural aplicado a um modelo experimental. Tema livre, CONGRESSO PAULISTA DE TERAPIA INTENSIVA, 2003b. Santos, São Paulo.

✓ Cavicchia MG, Terzi RGG, Silva WA, Moraes AC, Araújo S, Mello MM. Aplicação de uma valvula de oclusão inspiratoria (VOI) na otimização da ventilação mecanica na fistula broncopleural experimental. Dissertação (mestrado), 2006. Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas. Campinas, São Paulo.

✓ Chaddouk EG. Bronchopleural fistula and mechanical ventilation: a simple technique of management? J. Thorac Cardiovasc Surg 1995; 110:1141-3.

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✓ Zimmerman JE, Colgan DL, Mills M. Management of bronchopleural fistula complicating therapy with positive end expiratory pressure (PEEP). Chest 1973; 64(4):526-9.

Claims (3)

1. Dispositivo regulável de oclusão inspiratória com uma válvula de ajuste do fluxo de escape e uma válvula de exalação caracterizado pelo fato da dita válvula de ajuste (1) compreender uma posição zero sem nenhuma restrição ao fluxo aéreo (aberta), uma posição um com 25% de fluxo aéreo (1 volta), uma posição dois com 50% de fluxo aéreo (2 voltas), uma posição três com 75% de fluxo aéreo (3 voltas) e uma posição quatro sem fluxo aéreo (4 voltas).

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato da válvula de ajuste do fluxo de escape ser giratória, tipo agulha e que permite o escape de um fluxo controlado.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato da válvula de exalação ser acoplável ao dreno de tórax (2).

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