IT9004817A1 - DEVICE FOR MEASUREMENT AND PRESSURE CONTROL INSIDE THE HEADSET OF PIPES FROM GENERAL ANESTHESIA WITH ENDOTRACHEAL INTUBATION AND MECHANICAL VENTILATION - Google Patents
DEVICE FOR MEASUREMENT AND PRESSURE CONTROL INSIDE THE HEADSET OF PIPES FROM GENERAL ANESTHESIA WITH ENDOTRACHEAL INTUBATION AND MECHANICAL VENTILATIONInfo
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
L'anestesia generale per via inalatoria, con intubazione endotracheale e ventilazione meccanica controllata, viene mantenuta erogando, attraverso appositi miscelatori, un miscuglio di gas e vapori anestetici. L'erogazione ai pazienti avviene attraverso un tubo in materiale plastico che, posizionato nella trachea viene collegato ad una protesi ventilatoria. Per preservare i pazienti dal rischio dell'inalazione endotracheale e quindi endobronchiaìe di materiale di varia natura (succo gastrico, bile, sangue ecc.), il tubo tracheale è dotato, alla sua estremità distale, di un palloncino gonfiabile detto "cuffia". Questa cuffia viene espansa con l'immissione d'aria attraverso un raccordo tubolare con l'esterno fino all'occlusione completa del lume tracheale a monte dell'estremità distale del tubo endotracheale. La cuffia inoltre è indispensabile per evitare la chiusura incompleta del lume tracheale con conseguente sfiato dei gas fra la parete della trachea e quella della cuffia. Fra i gas impiegati per l'anestesia generale riveste grande importanza il protossido di azoto (N20) sempre presente nel miscuglio inalatorio bilanciato più o meno dall'aggiunta di altri farmaci anestetici/ipnotici. General anesthesia by inhalation, with endotracheal intubation and controlled mechanical ventilation, is maintained by delivering, through special mixers, a mixture of anesthetic gases and vapors. Delivery to patients takes place through a plastic tube which, positioned in the trachea, is connected to a ventilatory prosthesis. To protect patients from the risk of endotracheal inhalation and therefore endobronchial material of various kinds (gastric juice, bile, blood, etc.), the tracheal tube is equipped, at its distal end, with an inflatable balloon called "cuff". This cuff is expanded with the introduction of air through a tubular connection with the outside until complete occlusion of the tracheal lumen upstream of the distal end of the endotracheal tube. The cuff is also essential to avoid incomplete closure of the tracheal lumen with consequent venting of gases between the tracheal wall and that of the cuff. Among the gases used for general anesthesia, nitrous oxide (N20) always present in the inhalation mixture balanced more or less by the addition of other anesthetic / hypnotic drugs is of great importance.
Il protossido di azoto, grazie alla sua estrema diffusibilità penetra in tutte le cavità dell'organismo e diffonde pure attraverso le pareti della cuffia. Questa è esposta, per tutta la fascia di aderenze alla trachea e per la superficie anulare rivolta verso i bronchi, alla diffusione del protossido di azoto mentre una superficie notevolmente minore e cioè quella anulare rivolta verso la glottide è esposta all'aria. Per la legge di Henry relativa all 'influenza della pressione sulla solubilità di un gas e per la suddetta differenza notevole fra la superficie esposta al protossido di azoto e quella esposta all'aria (di scarico per il N20), la cuffia subisce all'interno un aumento di volume e di pressione in relazione al tempo di esposizione al gas, al rapporto superficie esposta al gas- superficie esposta all'aria ed allo spessore e tipo del materiale costituente la cuffia Mentre per una prima fase della messa in opera della cuffia introdotta nella trachea si ha un aumento di volume notevole fino ad ottenere l'aderenza alle pareti interne della trachea, in un secondo tempo si ha, continuando l'immissione d'aria attraverso il raccordo tubolare, un progressivo aumento della pressione incontrando la fascia di aderenza della parete della cuffia la struttura pressoché inestensibile della trachea e potendosi dilatare elasticamente soltanto le porzioni anulari della cuffia rivolte una verso i bronchi e l'altra verso la glottide. Tale aumento di volume porterà progressivamente ad un aumento della pressione transmurale della cuffia ripercuotentesi sulla mucosa tracheale e puc3 fra l'altro portare alla sovraddistensione della parete della cuffia con il rischio che si formi "un'ernia" del palloncino che occluda il foro distale del tubo stesso . Nitrous oxide, thanks to its extreme diffusibility, penetrates all body cavities and also diffuses through the walls of the cuff. This is exposed, for the whole band of adhesions to the trachea and for the annular surface facing the bronchi, to the diffusion of nitrous oxide while a considerably smaller surface, that is the annular one facing the glottis, is exposed to the air. Due to Henry's law relating to the influence of pressure on the solubility of a gas and for the aforementioned significant difference between the surface exposed to nitrous oxide and that exposed to air (exhaust for N20), the hood undergoes inside an increase in volume and pressure in relation to the time of exposure to the gas, the ratio of the surface exposed to the gas to the surface exposed to air and the thickness and type of the material constituting the hood. in the trachea there is a significant increase in volume until adherence to the internal walls of the trachea is obtained, subsequently, by continuing the introduction of air through the tubular fitting, a progressive increase in pressure is obtained meeting the adhesion band of the wall of the cuff the almost inextensible structure of the trachea and only the annular portions of the cuff facing the bronchi and the other towards the glottis. This increase in volume will progressively lead to an increase in the transmural pressure of the cuff, affecting the tracheal mucosa and may, among other things, lead to over-distension of the cuff wall with the risk of forming a "hernia" of the balloon occluding the distal hole of the tube itself.
Per quanto riguarda l'aumento della pressione all'interno della cuffia e le sue conseguenze esistono dati e studi ben documentati che determinano per valori di pressione di ca. 30mm Hg la compressione dei capillari sanguigni della mucosa tracheale. Tali valori non si devono raggiungere ne nella fase di insufflazione iniziale della cuffia ne nel decorso ulteriore dell 'anestesia . Servendosi di un sistema di manometria, si vede invece come nel corso di ventilazione con miscuglio anestetico/ipnotico si ha, per la diffusione del protossido di azoto ivi presente in varia concentrazione, un aumento di volume e quindi, per l’inestensibilità della trachea contro la quale gran parte della parete della cuffia appoggia per l'insufficienza iniziale, un sensibile aumento della pressione. Regarding the increase in pressure inside the cuff and its consequences, there are well-documented data and studies that determine for pressure values of approx. 30mm Hg compression of the blood capillaries of the tracheal mucosa. These values must not be reached neither in the initial insufflation phase of the cuff nor in the further course of the anesthesia. Using a manometry system, on the other hand, it can be seen that in the course of ventilation with an anesthetic / hypnotic mixture there is, due to the diffusion of nitrous oxide present therein in various concentrations, an increase in volume and therefore, due to the inextensibility of the trachea against which a large part of the cuff wall bears due to the initial insufficiency, a significant increase in pressure.
La pratica ha dimostrato che comunque partendo da una pressione minima iniziale richiesta per la sistemazione efficiente del tubo endotracheale già nel corso della prima ora di anestesia i valori di 30mm Hg possono essere raggiunti e superati . E' da rilevare che la letteratura specifica concorda che il valore soglia per il rischio di danni è all'incirca di 17mm Hg. Se invece l'intervento dura oltre 300 min., i valori della pressione nella cuffia superano i valori di pressione arteriosa sistemica media, provocando ischemia totale con fenomeni reattivi che possono condurre a processi riparativi cicatriziali di tipo stenosante. Tutto questo se si ha una assoluta stabilità circolatoria del paziente durante tutto l'intervento operatorio. Episodi di ipotensione arteriosa e/o ipovolemia grave intraoperatoria, tali da determinare un assetto circolatorio vicino ai livelli critici di perfusione, non fanno che aggravare il potenziale di danno che deriva dall'aumento della pressione nella cuffia. Practice has shown that, however, starting from a minimum initial pressure required for the efficient accommodation of the endotracheal tube already during the first hour of anesthesia, the values of 30mm Hg can be reached and exceeded. It should be noted that the specific literature agrees that the threshold value for the risk of damage is approximately 17mm Hg. If, on the other hand, the operation lasts more than 300 min., The pressure values in the cuff exceed the average systemic arterial pressure values, causing total ischemia with reactive phenomena that can lead to stenosing cicatricial repair processes. All this if there is an absolute circulatory stability of the patient during the whole operation. Episodes of arterial hypotension and / or severe intraoperative hypovolemia, such as to determine a circulatory pattern close to critical levels of perfusion, only aggravate the potential for damage that derives from the increase in pressure in the cuff.
Sono noti per la misurazione della pressione nella cuffia appositi manometri a membrana i quali, essendo a membrana, sono soggetti come precisione alle variazioni di temperatura dell'umidità relativa dell'aria ed adatti a dare valori momentanei o variazioni dei valori entro tempi ristretti, senza segnalazione di valori limite. E' noto pure un dispositivo per la misurazione della pressione all'interno della cuffia con la possibilità di compensazione di eventuali abbassamenti di pressione nella cuffia per esempio per lacerazione; questo dispositivo non permette una regolazione automatica della pressione in caso di supero di valori prefissati. Special membrane pressure gauges are known for measuring the pressure in the cuff, which, being membrane, are subject to accuracy in terms of temperature variations of the relative humidity of the air and are suitable for giving momentary values or variations in values within short times, without reporting of limit values. A device for measuring the pressure inside the cuff is also known with the possibility of compensating for any pressure drops in the cuff, for example due to laceration; this device does not allow automatic pressure regulation in case of exceeding of predetermined values.
L'invenzione si pone il compito di realizzare un dispositivo atto ad evitare sia il superamento che l'abbassamento oltre valori limite prefissati di pressione all'interno del palloncino di cuffie durante lo svolgimento dell'anestesia per prevenire lesioni e/o complicazioni sopra esposte, rispettivamente l'occlusione incompleta fra tubo endotracheale e pareti della trachea. The invention has the task of realizing a device capable of avoiding both the exceeding and the lowering of the pressure inside the headphone balloon beyond predetermined limit values during the performance of anesthesia to prevent injuries and / or complications described above. respectively the incomplete occlusion between the endotracheal tube and the walls of the trachea.
Per adempiere a questo compito l'invenzione propone un dispositivo composto essenzialmente da un manometro elettronico con visualizzazione continua dell'andamento dei valori di pressione, con dispositivo per l'immissione di valori limite e segnalazione (acustica e visiva) del raggiungimento di tali valori e con almeno un gruppo motore-pompa peristaltica azionata in relazione alla differenza fra il valore rilevato ed i valori limite di riferimento, mantenendo i valori di pressione nella, o nelle, cuffie entro questi valori limite. To accomplish this task, the invention proposes a device consisting essentially of an electronic pressure gauge with continuous display of the trend of the pressure values, with a device for entering limit values and signaling (acoustic and visual) of the achievement of these values and with at least one motor-peristaltic pump unit operated in relation to the difference between the detected value and the reference limit values, keeping the pressure values in, or in the hoods, within these limit values.
Convenientemente il dispositivo secondo l'invenzione è dotato di due trasduttori di pressione e di due gruppi motore- pompa peristaltica per il collegamento a tubi "Carlens" e derivati , atti alla ventilazione a polmoni separati, dotati di due palloncini cuffia distinti, ognuno con proprio raccordo tubolare, previsti su unico tubo endotracheale. Conveniently, the device according to the invention is equipped with two pressure transducers and two peristaltic pump-motor units for connection to "Carlens" and related pipes, suitable for ventilation with separate lungs, equipped with two distinct cuff balloons, each with its own tubular fitting, provided on a single endotracheal tube.
L'invenzione viene spiegata più da vicino in base ad un esempio di esecuzione del dispositivo di misurazione e di controllo secondo l'invenzione, rappresentato schematicamente nei disegni allegati, i quali hanno scopo puramente esplicativo e non limitativo. The invention is explained more closely on the basis of an embodiment example of the measuring and control device according to the invention, schematically represented in the attached drawings, which have a purely explanatory and non-limiting purpose.
La Fig. 1 illustra schematicamente il tubo endotracheale inserito nella trachea (in sezione) con il palloncino cuffia non insufflato, senza occlusione del lume tracheale. Fig. 1 schematically illustrates the endotracheal tube inserted into the trachea (in section) with the cuff balloon not insufflated, without occlusion of the tracheal lumen.
La Fig. 2 illustra schematicamente il tubo endotracheale inserito nella trachea (in sezione) con il palloncino cuffia gonfiato, pronto per la ventilazione meccanica. Fig. 2 schematically illustrates the endotracheal tube inserted into the trachea (in section) with the cuff balloon inflated, ready for mechanical ventilation.
La Fig. 3 illustra il tubo endotracheale inserito nella trachea (in sezione) con la ventilazione meccanica in atto e l'indicazione della diffusione del protossido di azioto (N20). Fig. 3 illustrates the endotracheal tube inserted into the trachea (in section) with mechanical ventilation in place and indication of the diffusion of nitrous oxide (N20).
La Fig. 4 illustra un tubo endotracheale tipo "CARLENS" atto alla ventilazione separata , messo a dimora. Fig. 4 illustrates a "CARLENS" type endotracheal tube suitable for separate ventilation, planted.
La Fig. 5 è un diagramma pressione (mm Hg)- tempo (min.) per la rappresentazione dell'andamento tipico della pressione nella cuffia con diffusione continua di protossido di azoto (N20). Fig. 5 is a pressure (mm Hg) - time (min.) Diagram for the representation of the typical trend of the pressure in the cuff with continuous diffusion of nitrous oxide (N20).
La Fig. 6 è uno schema di funzionamento del dispositivo per la misurazione ed il controllo della pressione secondo l'invenzione con due trasduttori di pressione e due gruppi motore- pompa peristaltica. Fig. 6 is an operating diagram of the device for measuring and controlling pressure according to the invention with two pressure transducers and two peristaltic motor-pump units.
I trasduttori di pressione (1,2) esposti alla pressione nella cuffia (C/C1.C2) tramite collegamento ai raccordi tubolari (R/R1.R2) emettono segnali i quali amplificati in due circuiti amplificatori (3,4)distinti passano ad un circuito multiplexer analogico (5) dal quale esce un segnale elettrico proveniente alternativamente dal primo o dal secondo trasduttore di pressione (1,2). Questo segnale che è proporzionale alla pressione nelle cuffie viene inviato (a) alla logica allarmi (16) dove, opportunamente elaborato, segnala l'eventuale superamento di valori limite prefissati; (b) ad un selezionatore di ingressi (6) per passare ad un convertitore analogico digitale (7) ed in seguito essere visualizzato su un display (8); (c) ad un circuito comparatore a finestra (9) dove viene comparato con un segnale proporzionale al valore di pressione desiderato ed impostato inizialmente con una certa isteresi di pressione (1cm H20). La differenza tra i due segnali viene ulteriormente amplificata nel circuito amplificatore (12), comandato dal multiplexer (5), i cui segnali in uscita comandano due motorini elettrici (M,M1) collegati a pompe peristaltiche (P,Pi). The pressure transducers (1,2) exposed to the pressure in the cap (C / C1.C2) through connection to the tubular fittings (R / R1.R2) emit signals which, when amplified in two distinct amplifier circuits (3,4), pass to an analog multiplexer circuit (5) from which an electric signal comes out coming alternately from the first or from the second pressure transducer (1,2). This signal, which is proportional to the pressure in the headphones, is sent (a) to the alarm logic (16) where, when suitably processed, it signals any exceeding of predetermined limit values; (b) to an input selector (6) to pass to an analog-digital converter (7) and subsequently be shown on a display (8); (c) to a window comparator circuit (9) where it is compared with a signal proportional to the desired pressure value and initially set with a certain pressure hysteresis (1cm H20). The difference between the two signals is further amplified in the amplifier circuit (12), controlled by the multiplexer (5), whose output signals control two electric motors (M, M1) connected to peristaltic pumps (P, Pi).
Se la differenza tra il segnale emesso dai trasduttori di pressione (1,2) in relazione alla pressione nella cuffie (C/ Ci,C2) ed il segnale inizialmente impostato è negativa, il verso della corrente in uscita dall'amplificatore (12) sarà tale da far girare i motorini (M,M1) in modo che le pompe (P,P1) aspirino, attraverso un filtro, aria esterna immettendola nelle cuffie (C/ C1,C2) attraverso i raccordi tubolari {R/R1.R2) aumentando la pressione (p/pi,p2). Se la differenza fra i segnali sopra indicati<' >invece è positiva i motorini (M,M1) gireranno in senso inverso e le pompe (P,P1) aspireranno volume dalle cuffie (C,C1,C2) diminuendo la pressione. If the difference between the signal emitted by the pressure transducers (1,2) in relation to the pressure in the headphones (C / Ci, C2) and the signal initially set is negative, the direction of the output current from the amplifier (12) will be such as to make the motors (M, M1) turn so that the pumps (P, P1) suck, through a filter, external air, introducing it into the hoods (C / C1, C2) through the tubular fittings {R / R1.R2) increasing the pressure (p / pi, p2). If the difference between the above signals <'> is positive, the motors (M, M1) will turn in the opposite direction and the pumps (P, P1) will suck volume from the headphones (C, C1, C2), reducing the pressure.
L'impostazione del valore di pressione desiderato inizialmente nelle cuffie (C/C1,C?) avviene sulla tastiera (13) in forma numerica. Questo valore impostato viene convertito in segnale analogico tramite il generatore di impulsi (il) ed inviato : The initial setting of the desired pressure value in the headphones (C / C1, C?) Takes place on the keyboard (13) in numerical form. This set value is converted into an analog signal by the pulse generator (il) and sent:
(d) al selezionatore di ingrressi (6) ed in seguito al convertitore analogico digitale (7) per essere visualizzato successivamente sul display (8); (e) al comparatore a finestra (9) dove viene comparato con il segnale elettrico proveniente dai trasduttori di pressione (1,2) e quindi dalle cuffie(C/ CI,C2). (d) to the input selector (6) and then to the analog to digital converter (7) to be subsequently shown on the display (8); (e) to the window comparator (9) where it is compared with the electrical signal coming from the pressure transducers (1,2) and then from the headphones (C / CI, C2).
La logica allarmi (16) presenta cinque ingressi The alarm logic (16) has five inputs
per il segnale (a) in uscita dal multiplexer (5), proporzionale al valore della pressione (p/ pl,p<'>2) nella cuffia (C/ C1,C2); for the signal (a) in output from the multiplexer (5), proportional to the value of the pressure (p / pl, p <'> 2) in the cuff (C / C1, C2);
per due segnali (g) derivanti dai pressostati (14,15) per un ulteriore controllo sul valore della pressione (p/ p1,p2) nella cuffia (C/C1.C2); for two signals (g) deriving from the pressure switches (14,15) for a further check on the pressure value (p / p1, p2) in the hood (C / C1.C2);
per un segnale (b) proveniente dalla tastiera (13) proporzionale ai valori di soglia degli allarmi; for a signal (b) coming from the keyboard (13) proportional to the alarm threshold values;
per un impulso elettrico (f) proveniente dal multiplexer (5) richiesto per poter discriminare nella logica allarmi (16) i segnali provenienti dai due trasduttori di pressione (1,2) e cioè dalle cuffie (C/ Ci,C2). for an electrical impulse (f) coming from the multiplexer (5) required to be able to discriminate in the alarm logic (16) the signals coming from the two pressure transducers (1,2) and that is from the headphones (C / Ci, C2).
Gli allarmi previsti sono: di sot.repressione, se la pressione (p/ pi,p2) nelle cuffie (C/ Ci,C?) è minore al valore minimo di soglia impostato sulla tastiera (1 3) (per esempio causata da fuga di volume dalle cuffie per lesione della stessa oppure, in corso di interventi di cardiochirurgia, con <' >circolazione extra corporea nella fase operatoria in cui. la ventilazione meccanica con eventuale uso di N20 viene temporaneamente sospesa determinando la fuoriuscita del N20 dalla cuffia verso l'ambiente) e di sovrappressione , se la pressione (p/ p1,p2) supera il valore massimo di soglia impostato (per esempio causato dalla diffusione N20 prolungata nella cuffia). In caso di superamento dei valori minimi e massimi di soglia impostati, nonostante la continua compensazione automatica, (anche in caso di malfunzionamento di uno dei componenti dell'apparecchio), la logica allarmi (16) emette un segnale che agisce sull'amplificatore di corrente (12) bloccando così il funzionamento dei motorini (M,M1) e quindi la parte pneumatica del dispositivo. Tale condizione di blocco, dopo verifica e rimozione delle cause di allarme, viene annullata intervenendo con apposito comando sulla tastiera (13). The alarms foreseen are: underrepression, if the pressure (p / pi, p2) in the headphones (C / Ci, C?) Is lower than the minimum threshold value set on the keyboard (1 3) (for example caused by leak volume from the headphones due to injury of the same or, in the course of cardiac surgery, with <'> extra-corporeal circulation in the operating phase in which mechanical ventilation with the possible use of N20 is temporarily suspended causing the leakage of the N20 from the cuff towards the ambient) and overpressure, if the pressure (p / p1, p2) exceeds the set maximum threshold value (for example caused by prolonged N20 diffusion in the cuff). If the minimum and maximum threshold values set are exceeded, despite continuous automatic compensation, (even in the event of a malfunction of one of the device components), the alarm logic (16) emits a signal that acts on the current amplifier (12) thus blocking the operation of the motors (M, M1) and therefore the pneumatic part of the device. This lockout condition, after checking and removing the causes of the alarm, is canceled by intervening with the appropriate command on the keyboard (13).
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