Princpios Bsicos dos Ventiladores ArtificiaisJorge Bonassa Introduo Um dos principais objetivos da ventilao mecnica aliviar total ou parcialmente o trabalho respiratrio do paciente85,86. O trabalho respiratrio representa a energia necessria para movimentar determinado volume de gs atravs das vias areas e expandir o pulmo, permitindo que ocorram as trocas gasosas nvel alveolar74. O movimento de gases atravs das via areas, tanto durante a inspirao como durante a expirao, ir gerar foras de atrito opostas direo do movimento. A expanso do pulmo ir distender estruturas viscoelsticas, envolvendo parede torcica, diafragma, gerando foras de natureza visco-elsticas. Durante a ventilao espontnea, o paciente deve desenvolver atravs dos msculos respiratrios, uma fora inspiratria suficiente para vencer as foras de atrito e as viscoelsticas. A ocorrncia da patologia pulmonar invariavelmente representa um aumento das foras que se ope ao movimento dos gases, exigindo nveis elevados de esforo por parte do paciente, e predispondo a ocorrncia da fadiga muscular 73. Nessa situao, indicado o uso de equipamentos - ventiladores artificiais - capazes de "bombear" os gases para dentro dos pulmes, de forma cclica, permitindo intervalos para que o volume inspirado seja exalado passivamente72. Essa forma de ventilao, utilizando presso positiva para bombear o gs para o interior dos pulmes, a forma mais usual, embora existam equipamentos capazes de gerar uma presso negativa. Na ventilao com presso negativa, a presso aplicada ao redor da caixa torcica do paciente, atravs de coletes rgidos, promovendo a expanso do trax e a inspirao, entretanto essa forma no ser abordada nesse captulo. O objetivo desse captulo apresentar uma anlise do ponto de vista funcional dos ventiladores artificiais. Para tanto sero apresentados os conceitos bsicos envolvidos na ventilao mecnica e a descrio funcional dos ventiladores a partir dos modos de ventilao. Atravs da utilizao de exemplos numricos pretende-se fornecer ao leitor um guia para o entendimento dos modos de operao dos ventiladores modernos e sua interrelao com a mecnica respiratria do paciente.

Conceitos Bsicos

Sistema de Ventilao A partir de uma representao simplificada do sistema respiratrio e de um ventilador artificial (Fig. 1), possvel a descrio dos mecanismos bsicos envolvidos na ventilao mecnica.

Figura 1: Representao esquemtica de um ventilador conectado ao paciente. A partir dos controles efetuados atravs do painel de controles e da monitorizao realizada pelos transdutores de presso e fluxo, realizado o controle das vlvulas de fluxo e exalao atravs do circuito de controle do ventilador. O ventilador inicia a fase inspiratria abrindo a vlvula de fluxo e fechando a vlvula de exalao. O paciente representado atravs das vias areas, dos pulmes e da caixa torcica.

O modelo simplificado de ventilador constitudo por uma vlvula de fluxo, uma vlvula de exalao, transdutores de presso e fluxo, painel de controles e monitorizao e circuito de controle11. A vlvula de fluxo do modelo tm a via de entrada ligada uma fonte de ar e/ou oxignio. A presso de alimentao das vlvulas 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 gs. A posio da esfera em relao sede define o fluxo inspiratrio. O movimento da esfera realizado por um motor de passo controlado atravs de microprocessador. Existem diversos modelos construtivos de vlvulas de fluxo disponveis nos ventiladores modernos27(Fig.2).

Figura 2: Representao esquemtica de diversos modelos contrutivos de vlvula 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, realizado por um solenide proporcional. C. Um mecanismo tipo pina, acionado por motor de passo, atua sobre um tubo flexvel, controlando a rea de passagem do fluxo. D. Uma srie de solenides, calibrados com fluxos discretos, obedecendo a relao 2n, ao serem acionados (abertos) na combinao apropriada, permitem ajustar o fluxo requerido. Por exemplo: fluxo 6L/min = solenides 2 e 4 L/min acionados; 50L/min = solenides 2, 16 e 32 L/min acionados.

A sada da vlvula de fluxo ligada ao ramo inspiratrio do circuito do paciente. A extremidade do ramo expiratrio conectada vlvula de exalao. A atuao de um diafragma sobre um bocal controla a abertura e fechamento do ramo expiratrio. O movimento do diafragma tambm realizado por um motor de passo controlado pelo microprocessador. Tambm no caso da vlvula de exalao, existem diversas possibilidades construtivas, dependendo do ventilador (Fig. 3).

Figura 3: Representao esquemtica de diversos modelos contrutivos de vlvula de exalao: A. Um motor de passo atuando sobre um diafragma flexvel controla a abertura do ramo expiratrio. B. O acionamento do diafragma realizado por uma bobina eletromagntica. C. Um solenide comuta as presses inspiratria e expiratria, provenientes de vlvulas pneumticas, que atuam sobre o diafragma. D. Uma bobina eletromagntica aciona um mecanismo tipo pina, que controla a rea de passagem de um tubo flexvel.

Os sinais de presso e fluxo so medidos na sada do "Y" do circuito respiratrio, onde conectado o tubo endotraqueal, que se constitui na interface paciente - ventilador. A medio de presso realizada por um transdutor de presso, que transforma o sinal pneumtico em sinal eltrico. Os transdutores de presso atuais incorporam sensores de silcio cujas propriedades eltricas so sensveis presso. A medio do fluxo pode ser realizada em diversos pontos do sistema. Existem ventiladores que realizam a medida de fluxo na sada da vlvula de fluxo (fluxo inspiratrio), e/ou na sada da vlvula de exalao (fluxo expiratrio). Outros utilizam um sensor junto ao paciente, medindo tanto o fluxo inspiratrio como expiratrio. Os tipos de sensores mais utilizados para medio do fluxo so pneumotacgrafos, turbinas e anemmetros de fio aquecido 45 (Fig.4).

Figura 4: Representao esquemtica de diversos tipos de sensores de fluxo: A. Nos pneumotacgrafos, a passagem do fluxo por uma restrio calibrada, ocasiona uma queda de presso. Essa queda de presso, proporcional ao fluxo, medida por um transdutor de presso diferencial. Nos pneumotacgrafos tipo Fleisch, que utilizam um arranjo de tubos de pequeno dimetro em paralelo, a relao entre o fluxo e a queda de presso P1 - P2 linear. B. Nos pneumotacgrafos que utilizam uma restrio fixa de maior dimetro, a relao presso x fluxo aumenta com o fluxo, e exige a linearizao atravs de algortimos e/ou circuitos eletrnicos. C. A utilizao de uma lmina flexvel, resultando em uma rea varivel, aumenta a sensibilidade do pneumotacgrafo para baixos fluxos. D. A passagem do gs atravs de ps fixas direcionadoras de fluxo, causa a rotao das ps rotativas da turbina. A rotao proporcional ao fluxo e/ou volume deslocado. Os sensores de turbina apresentam pouca sensibilidade para baixos fluxos, influenciados pelo atrito e inrcia, sendo mais utilizados para expirometria. E. A passagem do fluxo por um fio de platina aquecido, promove uma troca de calor. Atravs de um circuito de controle, a corrente eltrica atravs do fio aumentada de forma a manter a temperatura constante. A corrente de realimentao proporcional ao fluxo.

A medida de volume obtida atravs do sinal de fluxo. O fluxo representa a velocidade com que um determinado volume de fludo est sendo movimentado. Realizando-se a somatria dos fluxos a cada instante, ou seja, calculando-se a integral do fluxo em relao ao tempo, obtm-se o volume deslocado entre os instantes considerados. A integrao do sinal de fluxo pelo microprocessador fornece o valor dos volumes inspirado e exalado.

A partir dos controles efetuados atravs do painel de controles e da monitorizao realizada pelos transdutores de presso e fluxo, realizado o controle das vlvulas de fluxo e exalao atravs do circuito de controle do ventilador. O paciente representado atravs das vias areas, dos pulmes e da caixa torcica, cujas propriedades mecnicas sero discutidas ao longo deste captulo. A ventilao mecnica realizada por meio de ciclos ventilatrios, apresentando duas fases: inspiratria e expiratria. De forma bastante simples, o ventilador inicia a fase inspiratria abrindo a vlvula de fluxo e fechando a vlvula de exalao. Nessa fase ocorre o enchimento dos pulmes com o ventilador exercendo a presso necessria para vencer o atrito nas vias areas e expandir os pulmes. O final da fase inspiratria ir coincidir com o incio da fase expiratria, com o ventilador fechando a vlvula de fluxo e abrindo a vlvula de exalao. Nessa fase ocorre o esvaziamento dos pulmes, sendo que a fora motriz a prpria presso no interior dos pulmes, ou seja, via de regra, a exalao passiva. Os sinais de presso, fluxo e volume podem ser representados graficamente, permitindo uma anlise detalhada do funcionamento do ventilador (Fig. 5), utilizando um exemplo numrico:

Figura 5: Traados das curvas de Fluxo, Volume e Presso indicando os principais parmetros que podem ser extrados da leitura grfica. Os instantes A e B correspondem ao incio da fase inspiratria (abertura da vlvula de fluxo e fechamento da vlvula de exalao) e expiratria (fechamento da vlvula de fluxo e abertura da vlvula de exalao) respectivamente.

Fluxo (L/min) x Tempo (s): A vlvula de fluxo aberta no instante 1seg. - incio da fase inspiratria - e o fluxo atinge o valor de 30L/min. O valor positivo indica que o fluxo inspiratrio. O fluxo mantido constante em 30L/min at o instante 2seg. Nesse instante a vlvula de fluxo fechada, e o fluxo cai a zero (eixo horizontal). Simultaneamente a vlvula de exalao aberta - incio da fase expiratria - e o gs no interior dos pulmes exalado pela prpria presso no interior dos pulmes. O fluxo atinge o valor mximo de -40 L/min. O valor negativo indica que o fluxo expiratrio. medida que o pulmo esvazia, diminui a presso no seu interior e conseqentemente o fluxo expiratrio. O fluxo expiratrio zero indica o esvaziamento total dos pulmes no instante 3seg. No instante 4s iniciado um novo ciclo.

Volume (L) x Tempo (s): No instante 1s iniciado enchimento dos pulmes atravs do fluxo inspiratrio de 30L/min. O volume definido como a integral do fluxo em relao ao tempo e pode ser representado graficamente como a rea da curva Fluxo x Tempo77. O volume inspirado a rea definida entre o a curva de fluxo inspiratrio e o eixo do tempo, e o exalado a rea definida pelo fluxo expiratrio. Como nesse caso o fluxo mantido constante, o volume aumenta linearmente, at o valor de 0,5L no instante 2seg. Nesse instante, com o fechamento da vlvula de fluxo e abertura da vlvula de exalao, se inicia o esvaziamento dos pulmes, com o volume retornando a zero no instante 3s. Durante a exalao o volume diminui de forma exponencial. Caso o volume exalado seja menor que o inspirado, a curva no ir retornar a zero, refletindo a diferena entre os dois valores. Presso(cmH2O) x Tempo (s): Com o incio do fluxo inspiratrio no instante 1s, ocorre um aumento abrupto de presso na via area, correspondendo presso necessria para vencer o atrito e movimentar os gases atravs das vias areas. medida que ocorre a expanso dos pulmes, e a distenso das estruturas visco-elsticas, ocorre um aumento proporcional de presso, necessria para vencer as foras visco-elsticas. A presso atinge seu valor mximo no instante 2 seg., quando ainda existe fluxo inspiratrio e os pulmes atingiram o volume mximo durante o ciclo. A presso retorna ao valor inicial - linha de base - durante a exalao. A presso da linha de base, durante a fase expiratria, pode ser mantida acima da presso atmosfrica, atravs do controle da vlvula de exalao. Ou seja, a vlvula de exalao pode permanecer parcialmente fechada, impedindo a sada de todo o volume de gs do interior dos pulmes. Nesse caso a presso expiratria mantida positiva, PEEP - Positive End Expiratory Pressure. Atravs da anlise grfica pode-se determinar, utilizando os dados do exemplo: Tempo Inspiratrio Tinsp = 2s - 1s = 1s Tempo Expiratrio Texp = 4s - 2s = 2s Relao I : E = 1: Texp/Tinsp = 1: 2/1 = 1 : 2 Perodo do ciclo ventilatrio Tciclo = Tinsp + Texp = 1s + 2s = 3s Freqncia respiratria Freq. = 60s / Tciclo = 60s / 3s = 20 ciclos/minuto Fluxo inspiratrio mximo = 30L/min Fluxo expiratrio mximo = 40 L/min Volume inspirado Vinsp = 0,5L Volume exalado Vexp = 0,5L Presso inspiratria mxima (pico) Pico = 25cmH2O

Presso expiratria PEEP = 5 cmH2O A partir dessa descrio sucinta do funcionamento do ventilador artificial podem ser detalhadas as propriedades do sistema respiratrio e sua inter-relao com as variveis envolvidas na ventilao: resistncia das vias areas e complacncia do sistema respiratrio versus presso, fluxo e volume.

Resistncia das vias areas Resistncia atravs de um tubo Para se movimentar um slido sobre uma superfcie, necessrio que a aplicao de uma fora suficiente para vencer as foras de atrito. Da mesma forma, para que o ar e /ou oxignio se movimente atravs das vias areas necessrio que exista uma diferena de presso positiva na direo do movimento. O fluxo de gs ir se estabelecer em funo dessa diferena de presso e o seu sentido ser do ponto de maior para o de menor presso. A presso a fora motriz do fluxo. A descrio de um experimento utilizando um tubo endotraqueal, um manmetro ou transdutor de presso e um fluxmetro facilita o entendimento do conceito da resistncia 11 (Fig. 6).

Figura 6: Representao esquemtica do arranjo para medida de resistncia de um tubo endotraqueal. Para cada fluxo ajustado no fluxmetro, realizada a medida de presso na entrada do tubo endotraqueal (ponto A) utilizando-se de um manmetro ou transdutor de presso.

O fluxmetro est conectado ao tubo endotraqueal, no ponto usualmente conectado ao ventilador. Atravs de um "T" realizada a medida da presso nesse mesmo ponto A, utilizando-se o transdutor de presso. A outra extremidade do tubo, ponto B, est aberta, ou seja, a presso no ponto B a presso atmosfrica. O experimento conduzido ajustando-se diversos fluxos e medindo-se a diferena de presso entre os pontos A e B. Como a presso no ponto B a presso atmosfrica (PB =0), a diferena de presso entre os dois pontos (PAPB) a prpria presso medida pelo transdutor no ponto A PA. Foram obtidos os seguintes valores experimentais: Fluxo (L/min) 20 40 60 80 100 120 PA-PB (cmH2O) 0,5 1,5 3,0 5,0 8,0 11

Os dados obtidos com esse experimento revelam que: As presses medidas em dois pontos distintos do tubo so diferentes quando existe um fluxo atravs do tubo. A presso diminui no sentido do fluxo. A diferena de presso entre dois pontos do tubo maior para fluxos mais elevados. A diferena de presso entre os pontos A e B a fora motriz que movimenta os gases atravs do tubo, vencendo as foras de atrito. A relao entre a diferena de presso entre dois pontos de um tubo, ou via area, e o fluxo atravs do mesmo representa a resistncia da via area Rva entre os dois pontos. Rva = (PA-PB)/Fluxo PA: Presso na entrada do tubo endotraqueal (cmH2O) PB: Presso na sada do tubo endotraqueal (cmH2O) Fluxo: Fluxo (L/s) Obs. 60L/min = 1L/s

Para o tubo do experimento pode ser calculada a resistncia 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 obtm-se: Fluxo (L/min) 20 40 60 80 100 120 Rva (cmH2O/L/s) 1,50 2,25 3,00 3,75 4,8 5,5

Verifica-se que a resistncia calculada no constante, e aumenta com a elevao do fluxo. Esse aumento de resistncia em funo do fluxo explicado pela natureza do fluxo que se estabelece no tubo (Fig. 7).

Figura 7: Representao dos fluxos laminar e turbulento em um tubo. No fluxo laminar, as molculas dos gases movimentam-se em camadas concntricas. 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 direo, alcanando velocidade mxima no centro do tubo, apresentando um perfil parablico. No fluxo turbulento, as molculas do gs apresentam uma movimentao desordenada, em trajetrias distintas, e o perfil de velocidades apresenta-se achatado.

Para fluxos menores, as molculas dos gases movimentam-se em camadas concntricas. 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 direo, alcanando velocidade mxima no centro do tubo. Esse tipo de fluxo denominado laminar. Nesse caso, as foras de atrito so resultantes do movimento relativo das molculas do gs, resultando em uma espcie de resistncia intrnseca do gs, em funo da viscosidade do gs. Com o aumento do fluxo, as molculas do gs apresentam uma movimentao desordenada, em trajetrias distintas. Nesse caso, alm da viscosidade, tambm influem na resistncia ao fluxo a densidade do gs e o atrito com as paredes do tubo. Esse o caso mais comum, presente inclusive no sistema respiratrio. No caso de fluxo turbulento, a equao que relaciona a queda de presso entre dois pontos de um tubo e o fluxo atravs do mesmo dada por (equao de Rohrer)9,21,29,70,98: PA-PB = K1.Fluxo + K2. Fluxo2 As constantes K1 e K2 representam os componentes da resistncia para fluxo laminar e turbulento.

Para o caso do tubo endotraqueal do experimento foram obtidos, atravs de regresso linear os seguintes valores11: K1 = 0,6 e K2= 2

Do ponto de vista prtico, o mais usual determinar a resistncia a um determinado fluxo. Ao se proceder dessa forma deve-se lembrar que o valor da resistncia relaciona exclusivamente a queda de presso ao fluxo utilizado. No correto determinar-se o valor de resistncia para um valor de fluxo e utiliz-la indistintamente outros valores. Conforme visto para o tubo endotraqueal, necessria a utilizao de diversos pontos na faixa de fluxos possveis para determinar-se uma equao que descreva adequadamente o comportamento resistivo da via area.

Resistncia do sistema respiratrio A mesma relao entre presso e fluxo encontrada no tubo endotraqueal vlida para o sistema respiratrio, ou seja, para as vias areas naturais7,9,21,70. No caso do sistema respiratrio, os pontos extremos podem ser considerados como a presso na boca, ou no caso do paciente em ventilao mecnica, a traquia Ptr, e a presso intrapulmonar a nvel alveolar Palv. Conhecendo-se as presses traqueal e alveolar para um determinado fluxo, possvel o clculo da resistncia das vias areas do paciente. Considerando a fase inspiratria, com um fluxo inspiratrio constante, pode ser utilizada a frmula da resistncia do tubo endotraqueal, onde PA = Ptr e PB= Palv Rva = (Ptr-Palv)/Fluxo Por exemplo, se durante a fase inspiratria, com um fluxo de 30L/min, a presso traqueal fosse 15cmH2O e a presso 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 consideraes feitas para o tubo endotraqueal em relao ao fluxo laminar e turbulento se aplicam para o sistema respiratrio. Alm disso, nem sempre dispomos de fluxo constante. Por exemplo, para estimarmos a resistncia expiratria, dispomos de um fluxo decrescente, e conseqentemente iro ocorrer alteraes de resistncia no decorrer da fase expiratria. Devido natureza elstica das via areas, tambm iro ocorrer alteraes decorrentes da prpria deformao das vias areas4. Apesar da importncia das consideraes apresentadas, para os objetivos desse captulo suficiente entender a relao entre os gradientes de presso e o fluxo ao longo das vias areas.

No paciente em ventilao mecnica a presso medida antes do tubo endotraqueal. Portanto os valores medidos de resistncia utilizando-se a presso inspiratria proximal, referida como presso na via area Pva, na realidade a soma das resistncias do tubo endotraqueal e das vias areas do paciente. Rva = Rva.tubo + Rva.paciente = (Pva-Palv)/Fluxo A soma das resistncias do tubo endotraqueal e do sistema respiratrio se constitui na prpria resistncia das vias areas Rva. A diferena de presso entre a entrada do tubo endotraqueal e a alveolar (Pva-Palv) denominada Presso Resistiva Pres. A resistncia das vias areas pode ento ser simplificada: Rva = Pres/Fluxo Complacncia Complacncia do sistema respiratrio O aumento do volume pulmonar durante a fase inspiratria ocasiona uma expanso dos pulmes e conseqentemente da parede torcica, distendendo as estruturas elsticas do sistema respiratrio. Analogamente a um sistema de molas, essa estrutura elstica ir exercer uma fora contrria e proporcional deformao, por sua vez proporcional ao volume inspirado. Essa fora elstica, distribuda pela superfcie do pulmo, ir gerar uma presso intrapulmonar positiva. A relao entre o volume inspirado e a variao de presso no interior dos pulmes representa a complacncia do sistema respiratrio7,24,70,82(Fig. 8).

Figura 8: Representao de um arranjo para determinao da relao entre o volume inspirado e a variao de presso no interior dos pulmes, definida como complacncia do sistema respiratrio. A medida da presso deve ser realizada em condies estticas (fluxo zero). A curva Presso x Volume, representa a curva de complacncia do sistema respiratrio (pulmo e parede torcica). A inclinao da curva em um determinado ponto determina a complacncia para o volume considerado. Pelo traado do exemplo, observa-se, que para volumes baixos a inclinao da curva, ou seja, a complacncia, menor.

Na presena de presso expiratria positiva PEEP, a variao de presso resultante do aumento do volume, a presso alveolar subtrada do PEEP. Csr = Volume/(Palv-PEEP) L/cmH2O O aumento de presso intrapulmonar (Palv - PEEP) devido ao volume inspirado se constitui na presso elstica Pel, relativa ao volume. A complacncia do sistema respiratrio pode ento ser simplificada: Csr = Volume/Pel Por exemplo, se durante a ventilao, com PEEP de 5cmH2O e volume corrente de 0,5 L, a presso alveolar no final da inspirao fosse 15cmH2O, resultaria o seguinte valor de complacncia:

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 pulmes. Inversamente, considerando a complacncia de 0,05L/cmH2O e PEEP 5cmH2O, para um volume inspirado de 0,75L, a presso no interior dos pulmes resultaria: Palv = Vol (L) / Crs (L/cmH2O) + PEEP(cmH2O) = 0,75L/0,05L/cmH2O = 15 + 5 = 20cmH2O Da mesma forma que a resistncia, a complacncia no apresenta um valor constante. Alteraes da complacncia podem ocorrer em funo de uma maior ou menor recrutamento alveolar, propiciado, por exemplo, pela utilizao da PEEP. A utilizao de volumes elevados pode causar uma hiperinsuflao dos pulmes, com uma diminuio da complacncia devido restrio imposta pela parede torcica.

Complacncia do Sistema de Ventilao Alm da complacncia do sistema respiratrio, incorporando a parede torcica e os pulmes, o prprio ventilador juntamente com o circuito respiratrio apresenta uma complacncia intrnseca, cujo efeito poder interferir na ventilao mecnica. O circuito do ventilador formado por tubos, muitas vezes flexveis, e volumes compressveis, como as jarras de umidificao. Nos casos de ventiladores utilizados em anestesia, incorporando foles ou bolsas de reinalao, a complacncia do sistema de ventilao apresenta valores significativos. O efeito dessa complacncia intrnseca ir depender do modo de ventilao utilizado. Por exemplo, se a modalidade ventilatria empregada fornece um volume predeterminado ao paciente, parte desse volume pode ficar comprimido no prprio circuito, no participando da ventilao, diminuindo o volume corrente efetivo. Para se calcular a complacncia intrnseca do sistema de ventilao necessrio insuflar um volume pr-determinado no interior do circuito, obstruindo todas as suas sadas, e verificar a variao de presso resultante. De forma prtica, isso pode ser realizado, obstruindo-se a sada do "Y" do circuito e certificando-se que no existam vazamentos, selecionando a modalidade ciclada a volume, ajustando-se um volume em torno de 100ml e um fluxo de 10L/min, geralmente disponveis nos ventiladores. Deve-se ento observar qual a presso inspiratria Pva obtida no interior do circuito e realizar o clculo da complacncia. Por exemplo, supondo que a presso na via area ao final da inspirao fosse 20cmH2O, a complacncia do circuito seria:

Ccirc = Volume/Pva = 100ml/20cmH2O = 5ml/cmH2O Isso significa que durante a ventilao mecnica, 5ml de volume permanecer no circuito para cada 1cmH2O de presso na via area. Ou seja, se durante a ventilao, a presso inspiratria atingisse 15cmH2O, o volume perdido no circuito seria: Volume perdido = Ccirc. x Pva = 5ml/cmH2O x 15cmH2O = 75ml O efeito da complacncia do sistema de ventilao deve ser avaliado principalmente na ventilao de pacientes com complacncia reduzida, principalmente crianas. Nesse caso, o circuito deve ser otimizado, reduzindo-se o comprimento e dimetro dos tubos, empregandose materiais com pouca distensibilidade e reduzindo-se os volumes compressveis. Quando a medida da complacncia efetuada no paciente conectado ao ventilador, importante verificar onde est sendo realizada a medida do volume. Se o volume considerado nos clculos, o volume medido no ramo expiratrio do circuito, ento a complacncia medida incorpora o circuito do paciente. Nesse caso, para se determinar a complacncia do paciente deve-se descontar do valor obtido a complacncia do circuito. Se o volume utilizado nos clculos de complacncia medido atravs de um sensor diretamente posicionado na entrada do tubo endotraqueal, ento o valor obtido a prpria complacncia do paciente.

Equao do Movimento A partir das definies de resistncia e complacncia possvel relacionar as propriedades do sistema respiratrio e do sistema de ventilao com as presses, fluxos e volumes desenvolvidos durante a ventilao. Retornando ao modelo do sistema de ventilao (Fig.1), a presso na via area Pva medida na entrada do tubo endotraqueal. Durante a fase inspiratria, considerando-se o paciente em ventilao controlada, sem esforo inspiratrio, o valor da Pva ir incorporar tanto a componente resistiva Pres como a componente elstica Pel 7,11,13,22,24,49,66,70,82. Considerando que o volume medido na mesma posio, ou seja, o volume efetivamente inspirado pelo paciente: Pva = Pres + Pel + PEEP = Rva . Fluxo + Volume/Csr + PEEP A partir dessa equao a curva de presso pode ser mais bem descrita utilizando-se os conceitos de resistncia e complacncia. Considerando como exemplo dois pacientes com mecnicas respiratrias distintas:

Paciente 1: R1 = 20cmH2O/L/s; C1 = 0,025L/cmH2O Paciente 2: R1= 40cmH2O/L/s; C2=0,05L/cmH2O Utilizando os mesmos parmetros ventilatrios do exemplo, Volume 0,5L, Fluxo inspiratrio constante 30L/min e PEEP 5cmH2O, obtm-se os seguintes traados de presso (Fig.9):

Figura 9: Traados das curvas de Fluxo, Volume e Presso para dois pacientes com mecnicas respiratrias distintas. No exemplo foram utilizados fluxo inspiratrio (30 L/min) e volume (0,5L) constantes. Pode-se observar que apesar de apresentarem o mesmo pico de presso, as presses alveolares nos dois pacientes so diferentes. Alm disso,no paciente 2, devido uma constante de tempo maior, a exalao occorre de forma mais lenta, com o pico de fluxo expiratrio menor.

No instante 1s a vlvula de fluxo aberta, liberando um fluxo de 30L/min atravs da das vias areas. Nesse instante, o volume inspirado ainda zero e a presso na via area:

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 No instante 1,5s a vlvula de fluxo permanece aberta. Nesse instante o volume inspirado atingiu 250ml. Portanto a presso elstica Pel no interior dos pulmes aumentou. Como o fluxo foi mantido constante, e considerando-se que no ocorreram mudanas nas resistncias das vias areas, a presso resistiva Pres tambm permaneceu constante. Calculando-se a presso na via area para essa nova situao 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 No final da fase inspiratria, no instante 2s, o volume atingiu 0,5L, e a vlvula de fluxo ainda est 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 situao onde dois pacientes com mecnicas respiratrias distintas, apresentam o mesmo valor de presso na via area Pva ao final da inspirao, ou presso de pico Ppico. Entretanto no Paciente 1 a presso Ppico composta de 10cmH2O de presso resistiva e 20cmH2O de presso elstica, alm da PEEP. Ou seja, a presso intrapulmonar no paciente 1 de 25cmH2O. No Paciente 2, a presso resistiva de 20cmH2O e a elstica 10cmH2O, resultando em uma presso intrapulmonar de 15cmH2O, inferior do Paciente 1. A simples verificao do pico de presso Ppico no reflete corretamente os nveis de presso a que efetivamente esto submetidos os alvolos durante a ventilao. O incio da fase expiratria ocorre atravs do fechamento da vlvula de fluxo e abertura da vlvula de exalao. Durante a fase expiratria, supondo uma vlvula de exalao ideal, que no oferea resistncia ao fluxo, ocorre uma rpida despressurizao do circuito, e a presso na via area se reduz ao valor da PEEP programada. Nesse instante, inverte-se o sentido do fluxo, ou seja, a presso intrapulmonar maior que a presso na via area Pva. A fora motriz do fluxo expiratrio a prpria presso elstica no interior dos pulmes. No caso do Paciente 1, a presso elstica atingiu 20cmH2O, e no paciente 2, 10cmH2O. Essa a presso

disponvel para movimentar os gases atravs das vias areas. Supondo que a resistncia expiratria seja igual inspiratria, a equao do movimento ir determinar o fluxo expiratrio no incio da expirao: 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 medida que ocorre o esvaziamento dos pulmes diminui a presso elstica e conseqentemente o fluxo expiratrio. O tempo necessrio para que o pulmo exale todo o volume, ir depender dos valores da complacncia e resistncia do paciente. Quanto maior a complacncia, menor a presso elstica para um determinado volume, e conseqentemente, menor a fora motriz para exalao. Por outro lado, quanto maior a resistncia, menor o fluxo expiratrio, para determinada presso elstica. O produto da resistncia e complacncia define a constante de tempo do sistema respiratrio, relacionada com o tempo de esvaziamento do pulmo24,27: T = Rva. Csr (s) 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 pulmo obedece a uma equao do tipo exponencial. De acordo com essa equao, a partir do incio da exalao, o volume no interior dos pulmes diminui para 36,8%, 13,5%, 5% e 1,8% do volume inicial, respectivamente aps 1, 2, 3, 4 e 5 constantes de tempo (Fig. 10).

Figura 10: Traados grficos das curvas de Fluxo , Volume e Presso, relacionando a constante de tempo com os valores de volume e presso durante a fase expiratria. So representadas as pausas inspiratria e expiratria, que permitem a visualizao da presso alveolar no final da inspriao e exalao respectivamente. Nos traado de presso representada em linha pontilhada a presso alveolar.

Para o paciente 1 o tempo necessrio para a exalao completa seria de aproximadamente 2,5s e para o paciente 2 , 10s. Caso no se permitisse tempo suficiente para a exalao, iniciando-se um outro ciclo ventilatrio, resultaria em uma presso positiva no interior dos pulmes ao final da exalao, referida como auto PEEP ou PEEP intrnseco 42,62 .

Medida da Resistncia e Complacncia no ventilador

Para que se possa identificar as componentes resistiva e elstica durante a ventilao, os ventiladores dispem de um recurso, a pausa inspiratria, que retarda a abertura da vlvula de exalao em relao ao momento em que ocorreu o fechamento da vlvula de fluxo. Durante a pausa inspiratria, no existe fluxo na via area (Fluxo =0 e Pres=0), portanto a presso na via area Pva, medida pelo ventilador, a prpria presso intrapulmonar.

Pva = Rva.0 + Volume/Csr + PEEP = Volume/Csr + PEEP = Pel + PEEP A presso da via area na pausa denominada presso de "plateau" Pplat, e a presso mxima inspiratria, anterior pausa, presso de pico Ppico. A diferena entre a presso de pico Ppico e a de plateau Pplat a presso 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 possvel determinar os valores de complacncia e resistncia51,60,70,81,82,93 (Fig. 11): Rva = (Ppico - Pplat)/Fluxo Csr = Volume /(Pplat-PEEP)

Figura 11: Traados grficos representando a pausa inspiratria. Medidndo-se o pico de presso Ppico, a presso na pausa inpiratria Pplat, a PEEP, o fluxo no instante da pausa e o volume inspirado possvel se determinar os valores de complacncia e resistncia.

Trabalho Respiratrio O trabalho mecnico representa a energia requerida para deslocar um corpo, ou fludo, vencendo-se as foras opostas ao movimento. No caso da ventilao mecnica, as variveis que determinam o trabalho, so as presses elsticas e resistivas e o volume. O trabalho respiratrio pode ser definido pela equao74:

Trabalho respiratrio = rea curva PV = A representao grfica do trabalho (integral da presso em relao ao volume) a rea sob a curva da presso em relao ao volume, ou curva PV, onde podem ser visualizados as componentes elstica e resistiva (Fig. 12).

Figura 12: A representao grfica do trabalho mecnico (integral da presso em relao ao volume) a rea sob a curva da presso em relao ao volume, ou curva PV, onde podem ser visualizadas as componentes de trabalho para vencer as foras elsticas (Wel) e resistivas (Wres). O clculo do trabalho baseado na presso medida na via area (Pva) representa o trabalho realizado pelo ventilador.

O trabalho mecnico aumenta medida que so deslocados maiores volumes e/ou so requeridas presses mais elevadas durante a ventilao. Geralmente o trabalho mecnico medido durante a fase inspiratria, j que a exalao usualmente passiva, e a energia utilizada a prpria fora elstica do sistema respiratrio. Em uma expirao ativa, os msculos respiratrios efetivamente iro realizar um trabalho mecnico. Durante a ventilao mecnica a frao de trabalho realizado pelo ventilador e pelo paciente ir depender do modo de ventilao, das caractersticas do ventilador e dos parmetros ajustados durante a ventilao23,33,37,48,58,59,61,63,64,69,90,94,96. O clculo do trabalho baseado na presso medida na via

area resulta no trabalho realizado pelo ventilador. Para clculo do trabalho realizado pelo paciente necessria a utilizao da presso pleural (Figura 13), Na prtica, utilizada a presso esofgica Pes, medida atravs de um meio menos invasivo, a introduo de um pequeno balo no esfago. A presso esofgica reflete o esforo exercido pelos msculos respiratrios durante a inspirao8,70,74.

Figura 13: Para medida do trabalho realizado pelo paciente deve ser utilizada a presso esofgica (Pesofgica), que reflete o esforo exercido pelos msculos respiratrios durante a inspirao. Durante a inspirao espontnea o trabalho para vencer as foras elsticas (Wel) definido pela rea entre as curvas da complacncia do pulmo (Cp) e da caixa torcica Cct.

Ciclos e modos de ventilao A descrio funcional do ventilador artificial pode ser feita a partir dos modos como so controlados os ciclos ventilatrios. Os modos ventilatrios definem a forma como os ciclos ventilatrios so iniciados, mantidos e finalizados. O ciclo ventilatrio inclui tanto a fase inspiratria como a expiratria, entretanto as classificaes dos ciclos e dos modos tm se baseado principalmente na fase inspiratria.

Para os objetivos desse captulo sero definidos e classificados os tipos de ciclos ventilatrios e os principais modos de controle, utilizando-se a terminologia usualmente utilizada no meio clnico, preterindo-se uma classificao eminentemente tcnica.

Ciclos ventilatrios Os ciclos ventilatrios podem ser classificados em trs tipos: Ciclos Controlados Ciclos Assistidos Ciclos Espontneos Essa classificao leva em conta a forma como os ciclos so iniciados, efetivamente controlados e finalizados. Os ciclos controlados so iniciados, controlados e finalizados exclusivamente pelo ventilador. Os ciclos controlados so iniciados geralmente de acordo com um critrio de tempo. Por exemplo, ao ser ajustada uma freqncia respiratria de 12 ciclos/minuto, o ventilador ir automaticamente iniciar os ciclos controlados a cada 5 segundos. Os ciclos controlados tambm podem ser iniciados por algum critrio de "backup". Por exemplo, se o ventilador detectar ausncia de ciclos respiratrios por um perodo superior a um tempo mximo de apnia admissvel e/ou programado, ir iniciar o ciclo controlado. Outro mecanismo de "backup" poderia ser o volume minuto. De qualquer forma, o incio do ciclo controlado ser sempre determinado pelo ventilador. A partir do incio do ciclo controlado, o ventilador ir determinar a forma de atuao das vlvulas de fluxo e exalao de acordo com o modo de controle selecionada. O final do ciclo controlado determinado em funo do critrio especfico do modo de ventilao. Por exemplo, o ciclo poder terminar por tempo, ou ento ao ser atingido um volume programado. Os ciclos assistidos so iniciados pelo paciente, controlados e finalizados pelo ventilador. Durante a fase de controle dos ciclos assistidos, dependendo da forma como realizado o controle, o ventilador pode permitir que o paciente modifique o ciclo assistido. O incio do ciclo assistido ("disparo") se d pelo reconhecimento do esforo inspiratrio do paciente pelo ventilador. Esse reconhecimento pode se dar basicamente por presso ou fluxo (Figura 14).

Figura 14: A deteco do esforo inspiratrio para o incio do ciclo ventilatrio ("disparo"), pode ser feita atravs de presso ou fluxo. No disparo por presso, na ausncia de fluxo, o esforo inspiratrio do paciente (presso alveolar negativa) transmitido integralmente via area (condio isomtrica), causando a queda de presso. No disparo por fluxo, o esforo do paciente desvia um fluxo contnuo presente na via area, detectado por um sensor de fluxo. Nesse caso, a presso alveolar negativa no transmitida via area, no sendo detectada queda de presso na via area.

No disparo por presso, necessrio que no exista fluxo na via area. Assim, a queda na presso alveolar resultante do esforo inspiratrio do paciente transmitida integralmente via area, sendo possvel sua deteco atravs de um transdutor. O sinal do transdutor de presso comparado com o nvel de sensibilidade ajustado, determinando o disparo do ciclo. No disparo por fluxo, necessrio que o ventilador mantenha um fluxo contnuo na via area. A queda de presso alveolar resultante do esforo do paciente ir determinar o gradiente de presso necessrio para desviar o fluxo para o interior dos pulmes. O fluxo inspirado medido por um sensor de fluxo, cujo sinal comparado com a sensibilidade ajustada. O desempenho dos diferentes tipos de disparo ir depender das caractersticas construtivas de cada ventilador. Uma menor deflexo de presso na via area, no caso do disparo por fluxo, no deve ser confundida com uma menor queda de presso a nvel alveolar. Existem, entretanto, situaes onde a indicao de determinado tipo mais adequada. Por exemplo, na ventilao neonatal onde se utiliza fluxo contnuo, impraticvel a utilizao de disparo por presso. Aps a deteco do esforo inspiratrio so acionados os sistemas de controle para abertura da vlvula de fluxo e fechamento da vlvula de exalao. O intervalo entre a deteco do esforo e o acionamento do fluxo um perodo crtico onde o trabalho respiratrio pode assumir valores elevados, no caso de uma oferta de fluxo insuficiente no incio do ciclo 46, 83, 84 .

A partir do incio do ciclo assistido, o controle de trmino ocorre de forma exatamente igual ao verificado nos ciclos controlados. Dependendo da forma de controle disponibilizada pela modalidade ventilatria, o ventilador pode ser sensvel ao esforo do paciente modificando o ciclo assistido. Isso ocorre, por exemplo, nos ciclos assistidos durante a ventilao VAPS 2,1215 . Finalmente, os ciclos espontneos so iniciados pelo paciente, podendo ser controlados e finalizados parcial ou totalmente pelo paciente. Os ciclos espontneos podem ser controlados exclusivamente pelo paciente ou podem ser parcialmente assistidos pelo ventilador. O ventilador pode manter, por exemplo, um fluxo contnuo no circuito, o paciente pode respirar espontaneamente, controlando totalmente a freqncia, o fluxo e o volume inspirado33,37,50. Outra forma de ciclo espontneo, parcialmente assistido, ocorre quando o ventilador de alguma forma auxilia a inspirao do paciente, aumentando, por exemplo, o fluxo e/ou presso na via area em resposta a um esforo espontneo, como ocorre com a Ventilao com Presso Suporte44,45,54,55,78. Nesse caso, o paciente mantm um controle parcial sobre o fluxo e volume inspirados e sobre o instante de trmino do ciclo. Modos ventilatrios Os modos ventilatrios podem ser classificados a partir de dois critrios bsicos: Tipos de ciclos disponibilizados pela modalidade: Modos Bsicos Tipo de controle exercido sobre os ciclos: Modos de Controle

Modos Bsicos Geralmente os ventiladores apresentam quatro modos de ventilao, baseados nos tipos de ciclos disponibilizados pelo ventilador: Controlado, Assistido, SIMV e CPAP.

Modo Controlado Durante o modo controlado, geralmente designado pela sigla CMV (Controlled Mandatory Ventilation), o ventilador disponibiliza apenas ciclos controlados, baseados na freqncia respiratria programada. A freqncia respiratria pode ser programada diretamente, ou derivada de outros parmetros. Por exemplo: o ventilador dispe de controles de tempo inspiratrio Tinsp e expiratrio Texp: Freq.resp = 60s/ (Tinsp + Texp);

o ventilador dispe de controle de volume minuto Vmin e volume corrente Vc: Freq. Resp. = Vmin/Vc. A partir da freqncia respiratria programada, o ventilador ir definir o perodo entre os ciclos controlados. Cada perodo corresponde a uma "janela" de tempo, onde o ventilador ir iniciar um ciclo controlado. Por exemplo, para uma freqncia programada de 12 ciclos/minuto (Fig.15): Janela de tempo = Perodo T = 60s / Freq. = 60s/12 = 5 segundos Nesse caso o ventilador ir iniciar um ciclo controlado coincidindo com o incio da "janela" de 5 segundos.

Figura 15: No Modo Controlado, o ventilador ir iniciar um ciclo controlado a cada janela de tempo, definida a partir da freqncia respiratria programada (Janela = Freq./60s). No modo Assistido/Controlado, o ventilador ir iniciar um ciclo assistido na ocorrncia do esforo do paciente, reiniciando a contagem da janela de tempo (janelas variveis); ao final da janela, na ausncia de esforo, iniciado um ciclo controlado. No modo SIMV, o ventilador mantm as janelas fixas, e permite apenas um ciclo assistido por janela, atendendo os demais esforos inspiratrios com ciclos espontneos. Um ciclo controlado s ocorre aps uma janela de apnia, ou aps uma janela onde s ocorreu um ciclo controlado. O modo CPAP um caso particular do SIMV, onde a freqncia respiratria ajustada em zero, permitindo apenas ciclos espontneos (sem janelas).

Modo Assistido No modo assistido o ventilador disponibiliza ciclos controlados e assistidos. Geralmente o modo assistido denominado assistido/controlado, j que o ventilador pode, na ausncia de esforo inspiratrio do paciente, manter os ciclos controlados na freqncia programada. Nesse modo necessria, alm da freqncia respiratria, a programao do nvel de sensibilidade assistida ou "trigger" para reconhecimento do esforo inspiratrio do paciente. No modo assistido, da mesma forma que no controlado, o ventilador define as janelas de tempo baseadas na freqncia respiratria programada. Para melhor descrio desse modo, ser utilizado como exemplo, uma freqncia respiratria de 12 ciclos/minuto, resultando em janelas de 5 segundos, e ciclos controlados com tempo inspiratrio de 1 segundo. O ventilador envia um ciclo controlado no incio da primeira janela (Fig. 15). Como o tempo inspiratrio do ciclo do exemplo de 1segundo, iro restar 4 segundos para o trmino da janela. Se durante o tempo remanescente o paciente no exibir nenhum esforo, o ventilador ir iniciar uma nova janela com um ciclo controlado. Se o paciente, antes de concluda a janela, exercer um esforo reconhecido pelo ventilador ser iniciado um ciclo assistido e ao mesmo tempo reiniciada a contagem de tempo da janela. Novamente, aps o trmino do ciclo assistido, o ventilador ir aguardar o trmino da janela de tempo, para s ento, na ausncia de esforo inspiratrio, iniciar um ciclo controlado. Como a contagem da janela reiniciada a cada ciclo assistido, sua durao ir variar de acordo com a prpria freqncia respiratria do paciente, que poder exceder a freqncia ajustada. No caso do exemplo, se o paciente exibir esforos inspiratrios a cada 3 segundos, portanto sistematicamente antes do final da janela de tempo, sero enviados 20 ciclos assistidos. Caso contrrio, se o paciente entrar em apnia, o ventilador ir iniciar o ciclo controlado em cada janela de 5 segundos, mantendo a freqncia programada.

Modo SIMV No modo de ventilao intermitente sincronizada, usualmente denominado SIMV (Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation), o ventilador disponibiliza os ciclos controlados, assistidos e espontneos. Nesse modo tambm o ventilador utiliza as janelas de tempo. Entretanto, diferente do que ocorre no modo assistido, a contagem da janela de tempo no reiniciada a cada ciclo, dessa forma a durao das janelas se mantm fixa. Utilizando como exemplo a mesma freqncia do exemplo anterior, iro 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, aps o ciclo controlado o paciente no exibir nenhum esforo, o ventilador ir iniciar uma nova janela com um ciclo controlado. Caso contrrio, ao detectar o esforo do paciente antes do trmino da janela, e aps um ciclo controlado, ir 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 trmino da janela. Se nesse intervalo remanescente, aps um ciclo assistido, o paciente exibir outro esforo inspiratrio, o ventilador ir disponibilizar um ciclo espontneo. Outros esforos

dentro da mesma janela, tambm, iro resultar em ciclos espontneos. Ao trmino dessa iniciada uma janela consecutiva. Caso tenham ocorrido ciclos assistidos e/ou espontneos na janela anterior, o ventilador no ir iniciar a janela enviando um ciclo controlado, mas ir prioritariamente aguardar o esforo do paciente. O primeiro esforo do paciente, na nova janela, ir resultar em um ciclo assistido, e os demais espontneos. Outra janela iniciada ao trmino da anterior. Como existiram ciclos espontneos, novamente no enviado nenhum ciclo, e o ventilador permanece aguardando o esforo do paciente at o final da janela. Se o paciente no exibiu nenhum esforo na janela anterior, a nova janela iniciada com um ciclo controlado. Como no modo SIMV o ventilador prioriza o esforo do paciente, de forma a estimular a ventilao espontnea e favorecer o desmame, podem ocorrer perodos relativamente longos de apnia, para freqncias respiratrias baixas. Supondo que tenha sido ajustada no ventilador uma freqncia de 6 ciclos/minuto, as janelas resultantes seriam de 10 segundos. Se o paciente exercer um esforo inspiratrio no incio de uma janela, realizando uma apnia a seguir, o ventilador s ir enviar um ciclo controlado aps o trmino da segunda janela consecutiva, quando tero decorrido aproximadamente 20segundos. Nesse caso, a programao de mecanismos de backup aconselhvel.

Modo CPAP No modo CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) o ventilador disponibiliza apenas ciclos espontneos. O modo CPAP caracterizado pela manuteno de uma presso positiva constante nas vias areas. Em alguns ventiladores o modo CPAP obtido programando-se freqncia respiratria zero no modo SIMV. Nesse caso a modo designado SIMV/CPAP. Os modos bsicos apresentados e os ciclos disponibilizados em cada um so apresentados sinteticamente a seguir: Ciclo Modo Controlado Assistido/Controlado SIMV CPAP Controlado X X X x x x x assistido Espontneo

Modos de Controle

Alm dos modos bsicos anteriormente descritos, os ventiladores apresentam modos especficos, como Volume Controlado, Presso Controlada, Presso Suporte, VAPS, que se referem ao tipo de controle exercido sobre os ciclos ventilatrios. Os modos de controle mais comuns so: Volume Controlado Presso Controlada Presso Suporte VAPS Volume Controlado O modo de controle Volume Controlado - VC se aplica aos ciclos controlados e assistidos, nos modos bsicos Controlado, Assistido/Controlado e SIMV. Nesse modo, o ventilador controla a vlvula de fluxo de forma a manter o fluxo programado durante a fase inspiratria, ou seja, o fluxo o parmetro controlado ("fixo") e a presso na via area resultante ("livre"). Diversos padres de fluxo podem ser utilizados: constante, acelerado, desacelerado, senoidal 1,25,41,47,71,79,80. A equao do movimento relaciona os parmetros controlados (sublinhado) e os resultantes (duplo sublinhado). Pva = Rva.Fluxo + Volume/Csr + PEEP O volume inspirado a cada instante determinado exclusivamente pelo fluxo. O volume a integral do fluxo no tempo e pode ser representado graficamente pela rea do grfico Fluxo x tempo, entre o instante inicial e o instante considerado. O ciclo ser finalizado quando o volume inspirado atingir o valor de volume controlado programado. Fixando os conceitos atravs de um exemplo numrico (Fig. 16): Paciente: Rva 20cmH2O/L/s; Csr 0,05L/cmH2O Ventilador: Fluxo = 45L/min constantes; Volume 0,75L, PEEP 5cmH2O

Figura 16: No modo Volume Controlado o ventilador apresenta padro de fluxo fixo, terminando a fase inspiratria ao ser atingido o volume programado. Durante o perodo de pausa inspiratria possvel visualizar a presso a nvel alveolar. A utilizao de fluxo controlado decrescente resulta em uma diminuio do pico de presso Ppico, em relao ao fluxo constante. Isso ocorre devido diminuio da presso resistiva no final da inspirao.

Durante a fase expiratria, a presso no interior dos alvolos est em equilbrio com a presso da via area PEEP 5cmH2O. No incio do ciclo, o ventilador fecha a vlvula de exalao e abre a vlvula de fluxo no valor ajustado de fluxo controlado 45L/min (0,75L/s). No incio da fase inspiratria, quando o volume inspirado zero, a presso na via area ser: Pva = 20cmH2O/L/s . 0,75L/s + 0/ 0,05L/cmH2O + 5cmH2O Pva = 20cmH2O

No instante inicial, a presso na via area se eleva de 5 para 20cmH2O, como resultado da presso resistiva requerida para movimentar os gases atravs das vias areas. Como o fluxo constante o volume aumenta linearmente. Aps 1 s: Volume = 0,75L/s . 1s = 0,75L A presso na via area nesse instante ser: Pva = (20cmH2O/L/s . 0,75L/s + 0,75L/0,05L/cmH2O + 5cmH2O) Pva = (15+15+5)cmH2O = 35cmH2O Nesse instante o ventilador ter completado o volume e ir fechar a vlvula de fluxo. Supondo que tenha sido programada uma pausa inspiratria de 0,5 s, o ventilador ir aguardar esse perodo at abrir a vlvula de exalao. No perodo de pausa, na ausncia de fluxo (FC(t)=0), a presso na via area - presso de plateau Pplat - ir refletir a presso 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 vlvula de exalao permitindo o esvaziamento dos pulmes. A exalao geralmente ocorre de forma passiva e obedece equao de esvaziamento do pulmo apresentada anteriormente (Equao do Movimento). Supondo, que o fluxo utilizado no 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 mdio de 45L/min do exemplo anterior. Calculando as presses 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 inspiratrio, o padro de fluxo desacelerado resultou em um pico menor de presso. A reduo do fluxo no final da inspirao ocasionou uma diminuio da componente resistiva da presso. Observa-se tambm, que no instante inicial a presso foi

maior que no caso anterior, em funo de um fluxo inicial mais elevado. Dependendo do ventilador, ao se mudar o padro de fluxo de constante para desacelerado, deve-se observar se o novo padro resultou de um aumento do fluxo inicial e reduo do final, mantendo-se o fluxo mdio constante, ou apenas diminuio do fluxo final. No segundo caso, ir ocorrer um aumento do tempo inspiratrio, cujo efeito sobre a ventilao deve ser considerado (por exemplo, ocorrncia de auto-PEEP). Os efeitos que podem ser observados nas presses em funo da alterao dos controles do ventilador e da mecnica respiratria do paciente em um ciclo no modo VC com padro de fluxo constante e pausa inspiratria (de forma a visualizar a presso de plateau), so apresentados a seguir (Tabela 1): Ventilador Fluxo ( ) Volume ( ) R ( ) Paciente C ( ) Ppico ( ) ( ) ( ) ( ) Presses Pplateau ( ) ( ) PpicoPplateau ( ) ( ) -

Tabela 1: Relaes entre os parmetros ajustados no ventilador, a mecnica respiratria do paciente e as presses resultantes no modo Volume Controlado. Tomando como exemplo um ciclo onde tenha sido aumentado o fluxo programado, mantendo-se inalteradas as demais variveis, de acordo com a equao do movimento, ir ocorrer um aumento da presso resistiva (Ppico-Pplat) e conseqentemente da presso de pico Ppico. Como o volume mantido constante, a presso elstica se mantm inalterada (Pplat). O efeito inverso observado com a diminuio do fluxo. As demais possibilidades esto resumidas na Tabela 1. A principal caracterstica do modo VC a manuteno do fluxo e volume controlados independente da impedncia (resistncia e complacncia) do sistema respiratrio. Essa caracterstica pode trazer alguns inconvenientes durante os ciclos assistidos, quando o paciente apresenta esforo inspiratrio mais intenso. O esforo do paciente representa um termo de presso negativa Pei no segundo lado da equao do movimento:

Pva = Rva.Fluxo + Vol/C + PEEP - Pei A forma de controle no modo VC impede que o ventilador altere o fluxo inspiratrio em funo do esforo do paciente.Quando o paciente exerce um esforo, como o fluxo e o volume a cada instante permanecem fixos, ocorre uma queda de presso na via area, proporcional ao esforo (Fig. 17).

Figura 17: No modo Volume Controlado, os ciclos assistidos tambm apresentam padro de fluxo fixo. No caso de esforos inspiratrios intensos, ocorre uma queda de presso na via area, devido insuficincia do fluxo ofertado pelo ventilador em relao demanda do paciente.

O esforo representa a demanda de fluxo do paciente e uma oferta insuficiente de fluxo do ventilador, ir resultar em um aumento acentuado do trabalho respiratrio do

paciente32,65,68,69,84. Durante os ciclos assistidos no modo VC, o fluxo inspiratrio ajustado no ventilador deve ser suficiente para atender a demanda do paciente e minimizar as incurses negativas de presso na via area65,69,84,91.

Presso Controlada O modo de controle Presso Controlada - VC se aplica aos ciclos controlados e assistidos, nos modos bsicos Controlado, Assistido/Controlado e SIMV. Nesse modo, o ventilador controla a vlvula de fluxo de forma a manter a presso na via area constante, no valor programado, durante a fase inspiratria. A partir dessa forma de controle, a cada instante o fluxo ser resultante do nvel de presso controlada PC programada e da mecnica respiratria do paciente, ou seja, a presso na via area o parmetro controlado ("fixo") e o fluxo o parmetro resultante ("livre")17,57,67,89. A equao do movimento relaciona os parmetros controlados (sublinhado) e os resultantes (duplo sublinhado). Pva = PC = Rva . Fluxo + Volume/Csr + PEEP Fluxo = (PC - Volume/Csr - PEEP)/Rva O fluxo resultante proporcional ao gradiente de presso entre a via area e o interior dos pulmes e inversamente proporcional resistncia das vias areas. No incio do ciclo os pulmes esto vazios, e o gradiente de presso e conseqentemente o fluxo so mximos. medida que ocorre o enchimento dos pulmes, diminui o gradiente de presso e o fluxo. O fluxo ser zero quando a presso no interior dos pulmes atingir o valor da presso na via area PC. Isso s ir ocorrer se o tempo inspiratrio for suficientemente longo. No modo PC o tempo inspiratrio controlado diretamente, ou seja, o ciclo terminado quando for atingido o tempo inspiratrio programado. Dessa forma, o volume inspirado ser resultante dos ajustes da presso controlada, do tempo inspiratrio e da mecnica respiratria do paciente. Para entender a dinmica do ciclo no modo PC, necessrio utilizar o conceito da constante de tempo, definida anteriormente. A constante de tempo representa o produto da resistncia pela complacncia, e est relacionado com o tempo requerido para que ocorra o enchimento completo do pulmes, ou ainda, para que a presso no interior dos pulmes atinja o mesmo valor da presso na via area, em uma situao de equilbrio. So requeridos os seguintes tempos para que a presso intrapulmonar e o volume inspirado alcancem as porcentagens indicadas de presso controlada PC e do volume mximo possvel a essa presso:

n. const. Tempo

%

1 2 3 4 5

63 86,5 95 98,2 99,3

O volume mximo Vol.max o volume do pulmo quando a presso intrapulmonar atingir o valor da presso controlada PC:

Vol.max = (PC-PEEP) . Csr Fixando os conceitos atravs de um exemplo numrico (Fig. 18): Paciente: Rva 20cmH2O/L/s; Csr 0,05L/cmH2O Ventilador: PC 25cmH2O; Tempo inspiratrio 1 s, PEEP 5cmH2O

Figura 18: No modo Presso Controlada o ventilador apresenta fluxo livre, de forma a manter a presso na via area constante, e os ciclos so terminados por tempo. O volume inspirado depende dos ajustes da presso controlada, do tempo inspiratrio e da mecnica respiratria do paciente. Durante os ciclos assistidos, o ventilador aumenta o fluxo proporcionalmente ao esforo do paciente, otimizando o sincronismo.

Durante a fase expiratria, a presso no interior dos alvolos est em equilbrio com a presso da via area PEEP 5cmH2O. No incio do ciclo, o ventilador fecha a vlvula de exalao e abre a vlvula de fluxo. Atravs de algoritmos de controle o ventilador ir estabelecer o fluxo requerido para atingir a presso controlada ajustada PC 25cmH2O. O fluxo requerido, no incio da fase inspiratria, quando o volume inspirado 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 inspiratrio ser 60L/min. No prximo instante, com a entrada de um volume inicial, ocorre o aumento da presso no interior dos pulmes, e a conseqente diminuio do fluxo, e assim sucessivamente. Atravs da equao que descreve o enchimento dos pulmes presso constante, possvel determinar o volume e a presso no interior dos pulmes no final da inspirao, aps 1 s. A constante de tempo nesse caso : R.C = 20cmH2O/L/s . 0,05L = 1 s Portanto, aps 1 segundo, correspondente a 1 constante de tempo, o volume inspirado ser constante de tempo o volume no seu interior ser 63 % do volume mximo em situao de equilbrio. Vol max = (25cmH2O - 5cmH2O) . 0,05L/cmH2O = 1L Vol insp = 0,63 . Vol max = 0,63 L Para esse volume, a presso elstica, no interior do pulmo ser: Pel = Palv = Vol insp/Csr+PEEP = 0,63L / 0,05L/cmH2O + 5cmH2O = 12,6cmH2O + 5cmH2O = 17,6 cmH2O. Nesse caso, no final da inspirao, a presso intrapulmonar no final da inspirao no atingiu o valor ajustado de presso controlada. Para que isso ocorresse, o tempo inspiratrio deveria ser superior a 3 constantes de tempo, nesse caso, 3 segundos. Durante o modo PC, um importante parmetro de controle o tempo inspiratrio, e seu ajuste est diretamente relacionado com a mecnica respiratria do paciente. Tempos inspiratrios curtos podem ser insuficientes para promover um volume adequado. Por outro lado, tempos inspiratrios longos significam, para uma dada freqncia respiratria, tempos expiratrios menores. E da mesma forma que o pleno enchimento dos pulmes presso pretendida demanda no mnimo 3 constantes de tempo, a exalao total do volume inspirado tambm requer no mnimo 3 constantes de tempo, e idealmente 5 constantes de tempo. No caso de um tempo expiratrio insuficiente, o prximo ciclo inspiratrio ser iniciado com os pulmes ainda mantendo um volume residual do ltimo ciclo, caracterizando a presena do auto-PEEP ou PEEP intrnsico62,42. Os efeitos observados sobre o volume e a presso alveolar durante o modo PC, em funo de alteraes nos principais parmetros de controle e na mecnica respiratria do paciente so apresentados a seguir (tabela 2). Foi considerado que o tempo inspiratrio Tinsp ajustado inferior a 3 constantes de tempo. No caso em que o tempo inspiratrio exceder esse valor, a presso alveolar ir praticamente se igualar presso controlada.

Ventilador PC ( ) T.INSP ( ) R -

Paciente C ( ) Volume ( ) ( ) ( ) ( ) Palv ( ) ( ) ( ) ( ) PpicoPplateau ( ) ( ) -

( ) -

Tabela 2: Relaes entre os parmetros ajustados no ventilador, a mecnica respiratria do paciente e os parmetros ventilatrios resultantes no modo Presso Controlada. Tomando como exemplo um ciclo onde tenha ocorrido um aumento da resistncia da via area do paciente, mantendo-se inalteradas as demais variveis. O aumento da resistncia implica no aumento da constante de tempo, e conseqentemente o enchimento dos pulmes se dar de forma mais lenta. Portanto, para o mesmo tempo inspiratrio, considerando-se que seja inferior a 3 constantes de tempo, ir resultar em uma diminuio do volume inspirado e da presso intrapulmonar. O efeito inverso observado com a diminuio da resistncia. As demais possibilidades esto resumidas na Tabela 2. A principal caracterstica do modo PC a dependncia entre a mecnica respiratria do paciente e o fluxo e volume inspiratrios. Ao manter constante a presso na via area, o modo PC previne a ocorrncia de presses elevadas, determinantes no mecanismo de leso pulmonar na presena de diferenas de resistncia e complacncia a nvel alveolar3, 26,34,35,39,43,52,53,75,76,87,89 . Em contrapartida, uma deteriorao da mecnica respiratria, ir resultar em uma diminuio dos volumes inspirados. Conforme visto, o modo VC no permite a alterao de fluxo durante os ciclos assistidos (fluxo "fixo"), o que pode resultar em aumento de trabalho respiratrio do paciente. Como no modo PC, o ventilador ajusta automaticamente o fluxo de forma a manter constante a presso na via area (fluxo "livre"), o resultado de um esforo inspiratrio do paciente o aumento proporcional de fluxo (Fig. 18). Essa forma de controle bastante adequada natureza dos ciclos assistidos. Considerando, na equao do movimento o esforo do paciente Pei, o fluxo inspiratrio durante o modo PC ser: Fluxo = (PC + Pei - Volume/Csr - PEEP)/Rva Ou seja, o efeito do esforo inspiratrio do paciente equivalente ao aumento da presso controlada, j que esse esforo ir atuar no sentido de aumentar o gradiente de presso entre a via area e o interior dos pulmes.

Tomando o exemplo numrico anterior, e considerando um esforo inspiratrio 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 incio da inspirao para atender ao esforo do paciente, e evitar a queda de presso na via area observada durante os ciclos assistidos no modo VC. Assim, o modo PC permite a reduo do trabalho respiratrio do paciente durante os ciclos assistidos, no assegurando, entretanto, o volume corrente56,67.

Presso Suporte O modo de controle Presso Suporte - PS se aplica exclusivamente aos ciclos espontneos nos modos bsicos SIMV e CPAP. A modalidade PS pode ser utilizada conjuntamente com as modalidades VC ou PC, no modo bsico SIMV. O tipo de controle exercido sobre os ciclos espontneos no modo PS idntico ao exercido sobre os ciclos assistido durante o modo PC, onde a presso o parmetro controlado ("fixo") e o fluxo o parmetro resultante ("livre"). Entretanto, diferente do modo PC onde o trmino do ciclo ocorre por tempo, no modo PS o ventilador continuamente monitoriza o valor do fluxo inspiratrio e termina o ciclo quando for atingido um determinado valor mnimo, ou fluxo de corte. Esse valor de fluxo mnimo para trmino ciclo pode ser um valor fixo ou uma porcentagem do fluxo inicial. O tempo inspiratrio dos ciclos no modo PS ser dependente do esforo e da mecnica respiratria do paciente. A equao do movimento pode ser colocada em termos de presso suporte PS e esforo do paciente Pei, relacionando os parmetros controlados (sublinhado) e os resultantes (duplo sublinhado): Pva = PS = Fluxo/Rva + Volume/Csr + PEEP - Pei Fluxo = (PS + Pei - Volume/Csr - PEEP)/Rva A presso suporte atua no sentido de complementar o esforo do paciente, possibilitando que sejam vencidas as foras resistivas e elsticas do sistema respiratrio e de ventilao. Considerando que a soma do esforo inspiratria e da presso suporte se constitui na fora motriz do ciclo, para uma determinada demanda inspiratria do paciente, a presso suporte pode ser ajustada para propiciar desde um suporte total (PS 100%, Pei 0%), at a ausncia de suporte (PS 0%, Pei 100%)5, 16,19,20,28,30,54,59,92,95. Fixando os conceitos atravs de um exemplo numrico (Fig. 19):

Paciente: Rva 20cmH2O/L/s; Csr 0,05L/cmH2O; Esforo inspiratrio 10cmH2O Ventilador: PS 25cmH2O; PEEP 5cmH2O

Figura 19: O modo de controle Presso Suporte - PS se aplica exclusivamente aos ciclos espontneos. O ventilador auxilia a inspirao do paciente aumentando a presso na via area, liberando um fluxo livre similar ao encontrado no modo Presso Controlada PC. O ventilador continuamente monitoriza o valor do fluxo inspiratrio e termina o ciclo quando for atingido um determinado valor mnimo, ou fluxo de corte. O tempo inspiratrio e volume dos ciclos no modo PS sero dependentes do esforo e da mecnica respiratria do paciente.

Durante a fase expiratria, a presso no interior dos alvolos est em equilbrio com a presso da via area PEEP 5cmH2O. Ao detectar o esforo do paciente, o ventilador fecha a vlvula de exalao e abre a vlvula de fluxo. Atravs de algoritmos de controle o ventilador ir estabelecer o fluxo requerido para atingir a presso suporte ajustada PS 25cmH2O. O fluxo requerido, no incio da fase inspiratria, quando o volume inspirado 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 No instante inicial, o fluxo inspiratrio ser 90L/min. No prximo instante, com a entrada de um volume inicial, ocorre o aumento da presso no interior dos pulmes, e a conseqente diminuio do fluxo, e assim sucessivamente. Caso no se utilizasse a presso suporte (PS=PEEP), para o mesmo nvel de esforo 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 esforo inspiratrio trs vezes maior do que o requerido com o uso da presso suporte. Durante os ciclos espontneos ocorre uma inspirao ativa, o enchimento dos pulmes ser influenciado tanto pela constante de tempo, conforme durante o modo PC, como pelo esforo do paciente. Visualizando-se que o esforo do paciente atua no mesmo sentido do aumento da presso suporte, j que esse esforo reflete em uma diminuio da presso intrapulmonar e conseqente aumento do gradiente que gera o fluxo, a mesma equao que rege o enchimento dos pulmes durante o modo PC se aplica. Entretanto o esforo do paciente no se mantm em um valor constante e fixo durante toda a inspirao, o que ir influenciar o tempo de enchimento em relao a uma inspirao passiva. No caso do exemplo, como o fluxo inspiratrio inicial foi de 90 L/min, adotando-se um critrio de 25% para trmino do ciclo resultaria: Fluxo trmino = 25% . 90 L/min = 22,5L/min = 0,375L/s O volume inspirado ir depender tanto dos nveis de presso suporte, da mecnica respiratria e do esforo inspiratrio do paciente. Os protocolos clnicos adotam geralmente como presso suporte mnima o valor de 5cmH2O, que seria a requerida para vencer as resistncias intrnsecas do sistema de ventilao. Quando o paciente, conseguir manter a ventilao com esse nvel de suporte seria possvel retirada do suporte ventilatrio31,40,44,54-56. Os ciclos com presso suporte apresentam o fluxo, volume e tempo inspiratrio totalmente dependentes do esforo inspiratrio e da mecnica respiratria do paciente.

Os efeitos observados sobre o fluxo, volume e tempo inspiratrio durante o modo PS, apesar de poderem ser definidos teoricamente com relativa preciso, so influenciados na prtica pelas caractersticas especficas de cada dos ventilador. A seguir so apresentadas algumas relaes, em funo de alteraes nos principais parmetros de controle e na mecnica respiratria do paciente (Tabela 3). Ventilador PS ( ) Esforo ( ) Paciente R ( ) C ( ) Fluxo ( ) ( ) ( ) ( ) Volume ( ) ( ) ? ( ) Tinsp ? ? ? ( )

Tabela 3: Relaes entre os parmetros ajustados no ventilador, a mecnica respiratria do paciente e os parmetros ventilatrios resultantes no modo Presso Suporte. O aumento do nvel de presso suporte ou do esforo inspiratrio representam um aumento tanto no fluxo como no volume inspirados. O tempo inspiratrio ser predominantemente influenciado pela constante de tempo do sistema respiratrio e pela durao do esforo inspiratrio. O aumento da resistncia diminui o fluxo inspiratrio, retardando o enchimento dos pulmes. Dependendo do valor de fluxo definido pelo ventilador para trmino do ciclo, podero ocorrer efeitos distintos sobre o tempo inspiratrio e o volume. Se o ventilador utilizar uma porcentagem do fluxo inicial para trmino do ciclo, a diminuio do fluxo inicial, ir resultar na diminuio do fluxo de trmino, com o conseqente prolongamento, vezes excessivo, do tempo inspiratrio. Teoricamente, o prolongamento do tempo inspiratrio, compensaria de certa forma a diminuio do fluxo, mantendo o volume constante. Entretanto na prtica o paciente exerce um esforo expiratrio, abreviando tempos inspiratrios longos. Outras vezes, dependendo do tipo de controle exercido pelo respirador, devido ao aumento da resistncia da via area, ocorre uma pressurizao repentina do circuito respiratrio, observando-se valores significativos de fluxo, que iro distender apenas o espao morto do circuito. A partir desse valor de fluxo inicial, o ventilador ir definir um critrio de trmino relativamente elevado, causando um trmino prematuro do ciclo, com diminuio de volume e tempo inspiratrio. Existem ventiladores onde possvel atenuar o fluxo inspiratrio inicial de forma a evitar oscilaes de presso e ciclagem prematura do ciclo. A ocorrncia de autoPEEP, decorrente de aumento do tempo inspiratrio, tambm contribui para a diminuio de volume. Nos ventiladores onde o critrio de trmino um valor de fluxo fixo, o pico de fluxo inicial no iria interferir na durao do ciclo. A durao do tempo inspiratrio iria depender do fluxo resultante na via area, e do valor definido pelo ventilador para trmino do ciclo. Por

exemplo, caso o paciente apresente um valor de complacncia normal, o fluxo inspiratrio ir decair lentamente, mantendo-se provavelmente acima do valor de fluxo de trmino, resultando em um prolongamento do tempo inspiratrio, e possivelmente manuteno do volume corrente. A diminuio da complacncia resultaria em uma queda mais acentuada do fluxo, devido elevao mais acentuada da presso intrapulmonar. O fluxo inicial no seria afetado, j que influenciado basicamente pela resistncia. Os efeitos observados nesse caso seriam a diminuio do tempo inspiratrio e do volume corrente.

Presso Limitada O modo de Presso Limitada comumente encontrado nos ventiladores neonatais, e se aplica aos ciclos controlados e assistidos, nos ventiladores que permitem a ventilao sincronizada (Assistida e/ou SIMV). Nesse modo, o ventilador mantm um fluxo contnuo na via area atravs de uma vlvula de fluxo ou de um simples fluxmetro12. Durante a fase expiratria o fluxo contnuo desviado para o ambiente atravs da vlvula de exalao que permanece aberta, ou parcialmente fechada de forma a gerar uma presso expiratria positiva. Os ciclos so iniciados pelo fechamento da vlvula de exalao, quando o fluxo contnuo dirigido para o interior dos pulmes. O enchimento dos pulmes se d de forma semelhante ao que ocorre no modo VC, com a presso na via area sendo o parmetro resultante, obedecendo a equao do movimento. Pva = Fluxo.Rva + Volume/Csr + PEEP No modo VC, a vlvula de exalao fechada a uma presso de 120cmH2O, e o ciclo terminado quando for atingido o volume programado. Isso significa, que a menos que seja ativado um limite de alarme, a presso na via area pode se elevar at 120cmH2O. No modo Presso Limitada, o valor de presso com que a vlvula de exalao fechada no fixo, mas pode ser ajustado pelo operador, se constituindo em um limite de presso inspiratria. Se durante a fase inspiratria a presso na via area se mantiver abaixo do limite ajustado, a vlvula de exalao permanecer fechada, e todo o fluxo ajustado ser dirigido ao paciente, resultando em um padro anlogo ao encontrado no modo VC. Caso contrrio ir limitar a presso na via area permitindo que parte do fluxo contnuo escape para o ambiente. A partir do instante em que o limite de presso atingido, o fluxo inspiratrio ir diminuir de forma exponencial, com o mesmo padro apresentado no modo PC, de acordo com a equao do movimento. A presso passa a ser o parmetro controlado e o fluxo e volume os parmetros resultantes. Pva = Plimite = Fluxo.Rva + Volume /C + PEEP No modo Presso Limitada, da mesma forma que no modo PC, o tempo inspiratrio controlado diretamente, ou seja, o ciclo terminado quando for atingido o tempo inspiratrio programado. O volume inspirado ser resultante dos ajustes de fluxo, do limite de presso inspiratria, do tempo inspiratrio e da mecnica respiratria do paciente.

importante perceber a diferena fundamental entre o modo PC e o Presso Limitada. No primeiro o fluxo livre, ou seja, o valor ajustado de presso ser necessariamente atingido e mantido pelo ventilador atravs do controle da vlvula de fluxo, de forma a adequar a oferta de fluxo em situaes de demanda varivel. No modo Presso Limitada o fluxo fixo, no sendo necessariamente atingido o valor ajustado como limite de presso atravs do controle da vlvula de exalao. Na presena de esforo inspiratrio do paciente, ir ocorrer o mesmo efeito observado no modo VC, ou seja, queda de presso na via area e aumento do trabalho respiratrio (Fig 20).

Figura 20: No modo Presso Limitada o fluxo fixo, e o limite de presso realizado pela vlvula de exalao. Na presena de esforo inspiratrio do paciente, ir ocorrer o mesmo efeito observado no modo VC, ou seja, queda de presso na via area e aumento do trabalho respiratrio.

Nas aplicaes neonatais e peditricas, a utilizao de fluxos inspiratrios mais elevados, que excedam a demanda inspiratria do paciente, pode reproduzir o efeito do fluxo livre. Nesse caso a reserva de fluxo o excesso que escapa pela vlvula de exalao.

VAPS O modo de controle VAPS - Ventilao Volumtrica Assistida com Presso Suporte se aplica aos ciclos controlados e assistidos nos modos bsicos Controlado, Assistido e SIMV. Os modos de ventilao Volume Controlado e Presso Controlada se distinguem pela forma como exercido o controle de fluxo. De forma sucinta no modo VC o fluxo o parmetro controlado ("fixo") e a presso na via area resultante ("livre"); no modo PC a presso na via area controlada ("fixa") e o fluxo resultante ("livre"). Conforme discutido, a equao do movimento relaciona os parmetros 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 inspiratria dos ciclos controlados e assistidos, at que seja atingido o volume controlado: O fluxo resultante na via area seja maior ou igual ao Fluxo Controlado; A presso resultante na via area seja maior ou igual Presso Controlada. Um exemplo didtico para compreenso do tipo de controle exercido no modo VAPS a comparao entre um ciclo assistido no modo VC com a ocorrncia de um esforo inspiratrio do paciente e um ciclo assistido no modo VAPS com o mesmo esforo inspiratrio (Fig. 21).

Figura 21: No modo VAPS, aplicvel aos ciclos controlados e assistidos, o ventilador controla simultaneamente os nveis de fluxo e presso na via area. Nos ciclos assistidos no modo Volume Controlado, o esforo do paciente ocasiona uma depresso na curva de presso, indicando que o paciente assumiu uma parcela do trabalho respiratrio. No modo VAPS, atravs de um duplo controle, combinando-se os algoritmos do modo VC e PS, o ventilador evita a queda observada de presso nos ciclos assistidos, elevando o fluxo inspiratrio "livre" alm do fluxo controlado "fixo".

No primeiro ciclo, na ausncia de esforo inspiratrio, o ventilador realiza todo o trabalho respiratrio, e a presso na via area apresenta a morfologia tpica do modo VC. No segundo ciclo, o esforo do paciente ocasiona uma diminuio da presso intrapulmonar, que refletida na presso da via area. Observa-se uma depresso na curva de presso em relao ao ciclo controlado, indicando que o paciente assumiu uma parcela do trabalho respiratrio. Na presena de esforos elevados por parte do paciente e fluxos insuficientes por parte do respirador, as quedas de presso no decorrer do ciclo podero apresentar valores acentuados, representando aumentos significativos de trabalho respiratrio do paciente. Essa situao

obviamente indesejada nos ciclos assistidos, quando se pretende aliviar a carga sobre os msculos respiratrios, geralmente em uma fase aguda da insuficincia respiratria. No modo VAPS, atravs de um duplo controle, combinando-se os algoritmos do modo VC e PS, o ventilador evita a queda observada de presso nos ciclos assistidos, elevando o fluxo inspiratrio "livre" alm do fluxo controlado "fixo", sempre que a presso na via area estiver abaixo de um nvel mnimo ajustado. O modo VAPS requer o ajuste de fluxo, volume e presso suporte, e o ciclo resultante ser uma combinao dos ciclos do modo VC e PC ou PS. Se em funo dos ajustes dos controles de fluxo e volume, a presso resultante na via area for superior ao valor ajustado de presso suporte, prevalecer o controle tipo VC, caso contrrio prevalecer o controle tipo PS. o ventilador ir automaticamente acionar o fluxo "livre" em complementao ao fluxo "fixo" impedindo a queda de presso abaixo do nvel ajustado. Na concepo original do modo VAPS2, 11,13-15, os ciclos so terminados da mesma forma que o ciclo no modo VC, ao ser atingido o volume programado, sendo possvel tambm programao de pausa inspiratria. Nesse caso, a pausa mantm o controle da presso na via area, permitindo a ocorrncia do fluxo "livre". Existem variaes, onde o trmino do ciclo segue o critrio de trmino do modo PS, atravs de um valor de fluxo de corte. Nesse caso pode ocorrer aumento do volume inspirado em relao ao controlado18,36,38,45,57. BIBLIOGRAFIA 1. Al-Saady, N. & Bennett, ED - Decelerating inspiratory flow waveform improves lung mechanics and gas exchange in patients on intermittent positive pressure ventilation. Intensive Care Med., 11:68-75, 1985. 2. Amato, MBP; Barbas, CSV; Bonassa J; Saldiva, PHN; Zin, WA; Carvalho, CRR - Volume assured pressure support ventilation (VAPSV) - a new approach for reducing muscle workload during acute respiratory failure. Chest, 102:1225-34, 1992. 3. Amato, MBP; Barbas, CSV; Medeiros, DM; Schettino, GPP; Filho, GL; Kairalla, RA; Deheinzelin, D; Morais, C; Fernandes, EO; Takagaki, TY; Carvalho, CRR - Beneficial effects of the "open lung" approach with low distending pressures in acute respiratory distress syndrome: a prospective randomized study on mechanical ventilation. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 152:1835-46, 1995. 4. Auler, JOC; Saldiva, PHN; Martins, MA; Carvalho, CRR; Negri, EM; Hoelz, C et al Flow and volume dependence of respiratory system mechanics during constant flow ventilation in normal subjects and in adult respiratory distress syndrome. Crit Care Med, 18:1080-86, 1990. 5. Banner, MJ; Kirby, RR; Blanch, BA; Layon, AJ - Decreasing imposed work of breathing apparatus to zero using pressure-support ventilation. Crit. Care Med., 21:1333-8, 1993.

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