MÉTODO DE CONTROL AUTOMÁTICO PARA EL APORTE DE ANESTÉSICO A UN CIRCUITO CERRADO A BAJOS FLUJOS
CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con el autocontrol del aporte de anestésico volátil a un circuito cerrado de anestesia a bajos flujos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un circuito cerrado de anestesia es un sistema anestésico basado en la readministración de los gases espirados, de los que se ha absorbido el dióxido de carbono, y a los que se añade el oxígeno y los anestésicos consumidos.
Como es conocido, la concentración de anestésico volátil en un circuito de anestesia la determina el anestesiólogo según desea y de acuerdo con la Concentración Alveolar Mínima (C.A.M.) propia de cada anestésico.
Los cambios de esta C.A.M. son los que clásicamente, en un circuito de bajos flujos, se modifican variando el flujo de gas fresco y, por tanto, la cantidad de anestésico volátil arrastrado por la corriente de gas fresco. Esta forma de controlar el anestésico plantea algunos inconvenientes, entre los que se encuentra un consumo excesivo de anestésico.
Ahora se ha encontrado que la concentración del anestésico puede regularse, ventajosamente, modificando la apertura del dial del vaporizador de anestésico en vez de modificando el flujo de gas fresco. Esta forma de controlar la concentración de anestésico presenta, entre otras ventajas, la de reducir el consumo de anestésico.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Esta invención se refiere a un método de control automático del aporte de un anestésico volátil a un circuito cerrado de anestesia a bajos flujos. El método de control automático para el aporte de un anestésico volátil a un circuito cerrado de anestesia a bajos flujos, objeto de esta invención, que comprende la etapa de mezclar gas fresco y anestésico volátil antes de su
introducción en el paciente, se caracteriza porque: a) se fija el volumen minuto a respirar por el paciente; b) se fija automáticamente el flujo de gas fresco en el 10% del volumen minuto fijado; c) se determinan las fracciones inspirada (%FI) y espirada (%FE) por el paciente de anestésico volátil; d) se abre el dial del vaporizador de anestésico al valor resultante de multiplicar por 10 el diferencial de las fracciones inspirada (%FI) y espirada (%FE) por el paciente de anestésico volátil, es decir, %dial = (%FI-%FE) x 10, variando, en la misma relación, la apertura de dicho dial cada vez que varía dicho diferencial de las fracciones inspirada (%FI) y espirada (%FE) por el paciente de anestésico volátil; e) se aporta al circuito una cantidad de anestésico que cubre, al menos, la cantidad total de anestésico consumido por el paciente, mediante la apertura del dial del vaporizador del anestésico; y f) se mezcla la cantidad de anestésico con el flujo de gas fresco antes de introducirlo en el paciente. En el sentido utilizado en esta descripción, un circuito cerrado de anestesia a bajos flujos se refiere a un sistema anestésico basado en la readministración de los gases espirados, de los que se ha absorbido el dióxido de carbono, y a los que se añade el oxígeno y los anestésicos consumidos, y en el que el flujo total de gas fresco (oxígeno) es inferior a 4 1/min.
Un típico circuito cerrado de anestesia, diseñado para trabajar con anestésicos volátiles y que puede funcionar a bajos flujos, en el que puede llevarse a cabo el método de control automático de anestésico volátil objeto de esta invención, comprende los siguientes elementos:
- una fuente de gas fresco;
- una fuente de anestésico volátil que contiene un vaporizador que incorpora un dial para regular la salida de anestésico, de manera que el anestésico se vaporiza antes de su mezcla y arrastre por el gas fresco;
- una entrada de gas fresco cargado con el anestésico volátil ;
- dos tubos que constituyen las ramas inspiratoria y espiratoria del circuito;
- dos válvulas unidireccionales, una de ellas en la rama inspiratoria y la otra en la rama espiratoria, que determinan el sentido del flujo dentro del circuito;
- una válvula regulable para expulsar el exceso de gas;
- una pieza en forma de Y o de T de conexión a la vía aérea del paciente;
- un balón o bolsa reservorio, de capacidad superior al volumen corriente, adaptable o sustituible por la concertina de un ventilador; y
- un canister o absorbedor de dióxido de carbono.
En la espiración, se cierra la válvula inspiratoria y los gases espirados pasan al balón, adonde llegan además los gases frescos que en ese momento acceden al sistema. Cuando el balón está lleno, el exceso de gas procedente del paciente se expulsa al exterior a través de la válvula regulable para la expulsión del exceso de gas.
En la inspiración, la válvula espiratoria se cierra, la inspiratoria se abre y el paciente recibe el gas fresco que en ese momento entra en el circuito, el gas fresco que ocupó el canister durante la espiración y el gas espirado contenido en el balón y que cede el dióxido de carbono al atravesar el canister. El término "paciente", tal como se utiliza en esta descripción incluye cualquier sujeto, persona o animal, receptor del anestésico volátil.
Como anestésico volátil puede utilizarse cualquiera de los anestésicos inhalatorios conocidos, por ejemplo, los anestésicos inhalatorios halogenados tales como halotano, desflurano, isoflurano y sevoflurano.
El método de la invención comienza fijando el volumen minuto (VM) a respirar por el paciente que es la cantidad de aire que entra y sale de los pulmones del paciente en 1 minuto, y se fija graduando el ventilador al volumen minuto deseado. El VM es igual a la suma del volumen alveolar [parte del VM que llega a los alveolos y sirve para la hematosis o recambio de gases (oxígeno, dióxido de carbono y anestésico) ]
y del volumen muerto [cantidad de aire que entra y sale de los pulmones sin llegar a los alveolos pulmonares, es decir, sin recambio de gases] .
Una vez establecido el VM, se fija automáticamente el flujo de gas fresco. El gas fresco está constituido únicamente por oxígeno y sirve de vehículo para introducir el anestésico volátil, en forma de vapor, en el circuito y posteriormente en el paciente. El flujo de gas fresco tiene que cubrir las necesidades del oxígeno consumido, es decir, la cantidad de oxígeno necesaria para el mantenimiento del consumo metabólico basal. En general, dicho consumo de oxígeno puede calcularse mediante la fórmula [1]:
Consumo de oxígeno = Peso(kg)34 x 10 [1]
El resultado obtenido al aplicar la fórmula [1] oscila normalmente entre 200 y 300 ml/min, lo que significa que con un aporte de 500 ml/min de oxígeno a un circuito cerrado de anestesia, que normalmente tiene una capacidad de 4 ó 5 litros, lleno de oxígeno al 100%, se garantiza que esté cubierta cualquier eventualidad en las necesidades de consumo de oxígeno.
En el método de la presente invención, el flujo de gas fresco (FGF) se fija automáticamente en el 10% del volumen minuto (VM) establecido, es decir, FGF = 10% x VM.
La fracción inspirada por el paciente de anestésico (%FI) es el porcentaje de anestésico volátil que administra el ventilador en cada inspiración, y puede determinarse mediante un equipo apropiado utilizando cualquier técnica convencional adecuada para cuantificar los gases que constituyen la fracción inspirada por el paciente.
La fracción espirada por el paciente de anestésico (%FE) es el porcentaje de anestésico volátil que se mide en la rama espiratoria del circuito, es decir, la cantidad de anestésico que sale del pulmón del paciente una vez captada una cantidad determinada de la fracción inspirada por el paciente de anestésico (%FI) . La fracción espirada por el paciente de anestésico puede determinarse mediante un equipo apropiado
utilizando cualquier técnica convencional adecuada para determinar y cuantificar los gases que constituyen la fracción espirada por el paciente, incluyendo el dióxido de carbono. Seguidamente, de acuerdo con el método de esta invención, se abre el dial del vaporizador del anestésico volátil el mismo valor que el resultante de multiplicar por 10 el diferencial de las fracciones inspirada (%FI) y espirada (%FE) por el paciente de anestésico, es decir, la apertura del dial corresponde al resultado de efectuar la operación (%FI - %FE) x 10, con lo que se establece el equilibrio que se muestra en la ecuación [4] (véase más adelante).
Cada vez que el diferencial (%FI-%FE) varía en el tiempo, por ejemplo, por las variaciones de captación de anestésico por el paciente, el dial del vaporizador de anestésico debe variar exactamente en el mismo sentido con lo que de esta manera, la concentración preestablecida por el anestesiólogo (C.A.M.), permanece invariable en el tiempo (estabilidad dinámica del circuito) .
A continuación, mediante la apertura del dial del vaporizador del anestésico, se aporta al circuito cerrado de anestesia a bajos flujos una cantidad de anestésico volátil que cubre, al menos, la cantidad total de anestésico consumida por el paciente, cantidad que viene determinada por la ecuación [2 ] :
CTAC = (%FI - %FE) X VALV [2]
donde
CTAC es la cantidad total de anestésico consumido por el paciente;
%FI es la fracción inspirada por el paciente de anestésico;
%FE es la fracción espirada por el paciente de anestésico; y V^v es el volumen alveolar de ventilación.
Dicha cantidad de anestésico consumida por el paciente procede de la cantidad de anestésico aportada al circuito que,
en una realización particular de la invención, se puede determinar por la ecuación [3]:
CAAC = FGF x %dial [3]
donde
CAAC es la cantidad de anestésico aportado al circuito; FGF es el flujo de gas fresco; y
%dial representa la concentración de anestésico a la salida del vaporizador del anestésico.
En una situación de equilibrio, la cantidad de anestésico aportado al circuito (CAAC) es igual a la cantidad total de anestésico consumido (CTAC), por lo que las ecuaciones [2] y [3] se igualan, estableciéndose la ecuación [4]:
(%FI - %FE) x VALV = FGF x %dial [4]
donde %FI , %FE, V^, FGF y %dial tienen los significados indicados previamente.
La ecuación [4] refleja el equilibrio farmacodinámico de un circuito cerrado cuando no se vierte nada al exterior. Como se aprecia en dicha ecuación [4], cuando el sistema está en equilibrio, el total de anestésico consumido (parte izquierda de la ecuación [4]) se iguala al volumen de anestésico volátil suministrado al circuito (parte derecha de la ecuación [4]).
Sin embargo, habitúalmente, se produce una pérdida de gas al exterior, puesto que siempre se administra algo más de flujo de gas fresco (oxígeno) que el estrictamente captado por el paciente, así que, en realidad, el anestésico suministrado puede considerarse que es igual a la suma del anestésico consumido por el paciente y el anestésico vertido al exterior.
Por consiguiente, en una realización particular del método objeto de esta invención, la cantidad de anestésico aportada al circuito (CAAC) es igual a la cantidad total de anestésico consumido por el paciente más la cantidad de anestésico vertida al exterior, y, por tanto, puede expresarse
mediante la ecuación [5]:
CAAC = ( %FI-%FE) xVAIlV + [ FGF- ( ( %02 insp-%02 esp) xVM) ] x%FE [ 5 ]
(Anestésico (Anestésico vertido) consumido)
donde
CAAC, %FI, %FE, VALV, FGF y VM tienen los significados indicados previamente; 02 insp es la fracción de oxígeno inspirado, aportado por el flujo de gas fresco; y °2 esp es Ia fracción de oxígeno espirado por el paciente.
Como puede apreciarse en la ecuación [5], cuanto más se acerca la cantidad de oxígeno suministrado por el flujo de gas fresco a la cantidad de oxígeno consumido por el paciente, menor es el oxígeno vertido al exterior y, por tanto, la eficiencia será máxima.
El aporte de la cantidad de anestésico al circuito se efectúa, según la presente invención, mediante la apertura del dial del vaporizador del anestésico. Esto constituye una diferencia sustancial con la forma clásica de aportar el anestésico al circuito que consiste en aumentar el flujo de gas fresco, y, aunque así se consigue un aumento rápido de la fracción inspirada, ese efecto se consigue a expensas de perder por la válvula de expulsión de gases todo el sobrante de oxígeno con una concentración importante del anestésico correspondiente. La invención proporciona, de forma definitiva, un ahorro muy considerable de anestésico ya que al no aumentar nunca el FGF no se vierte anestésico al exterior. A diferencia de la establecido habitualmente, la presente invención pone de manifiesto que modificando la apertura del dial para variar las concentraciones del anestésico (y no el flujo de gas fresco) se consigue un modelo exacto, ecológico y eficiente de aporte de anestésico al sistema.
Finalmente, el anestésico volátil aportado por el vaporizador se mezcla con el flujo de gas fresco, que lo
arrastra, antes de ser introducido en el paciente.
El método de la invención no se realiza sobre el cuerpo humano o animal puesto que se lleva a cabo en una etapa anterior a la introducción del anestésico en el paciente, es adecuado para cuantificar, controlar y optimizar el consumo de anestésico, y, por tanto, puede establecer las bases para una posible automatización de una estación de trabajo de anestesia que funcione con un circuito circular a bajos fluidos . El método de la invención presenta numerosas ventajas, entre las que se encuentran:
- bajo consumo de anestésico;
- pérdida mínima de anestésico, ya que como el paciente no consume más de 300 mi de oxígeno por minuto, cada vez que se aporta al circuito valores muy superiores a dicha cifra (lo que tiene lugar cuando el control de aporte del anestésico al circuito se efectúa aumentando el flujo de gas fresco) , el resto es vertido al exterior con una concentración de anestésico igual a la de la fracción espirada por el paciente de anestésico. Al controlar el aporte de anestésico variando el dial del vaporizador, y sin aumentar el flujo de gas fresco más allá de 500 mi de oxígeno, la pérdida de anestésico es mínima;
- reducción de la emisión al exterior de anestésico lo que supone (i) una reducción de la contaminación del quirófano, que contribuye a la mejora de la salud laboral, y (ii) una reducción de la contaminación medioambiental no sólo por la considerable reducción en la emisión de los compuestos clorofluorocarbonados (CFCs) constituyentes de algunos anestésicos halogenados, que representan, aproximadamente, el 0,1% del total de CFCs vertidos a la atmósfera, contribuyendo de esta manera a preservar la capa de ozono, sino además, porque debido a que la mezcla anestésica no contiene protóxido de nitrógeno se elimina de la atmósfera un compuesto nitrogenado que contribuye al efecto invernadero;
- mejora en la temperatura y humidificación del gas que respira el paciente durante la anestesia, manteniéndose en unos valores de temperatura (28-322C) y humedad relativa (17-
30 mg H20/1) que se aproximan a los valores óptimos, puesto que, como es bien conocido, cuanto más alto es el flujo de gas fresco más frío y seco es el aire respirado por el paciente lo que provoca una pérdida de calor y una desecación de la mucosa bronquial; y
- contribuye a mejorar la monitorización debido a la homogeneidad y estabilidad de la mezcla de gases inspirados.