Bain* Sistema de ventilación

Rev. Col. Anest. 8: 266,1980
Sistema de ventilación Bain*
Dr. Alfonso Salgar*
Dr. Alvaro Serrano**
Introducción
Antes de entrar a analizar el sistema de ventilación BAIN, haremos algunas consideraciones básicas sobre
los circuitos y recordaremos la clasificación hecha por Cowan quien se basó
en la reinhalación de los siguientes sistemas l :
1. Abierto: No existe restricción alguna sobre la entrada de aire fresco; el
paciente respira una mezcla de anestésico y aire ambiente. Cuando por este
sistema se administraba éter, la mezcla anestésica se encontraba a 0o C y
al árbol traqueobronquial le correspondía aumentar la temperatura a 37°
C de los gases inspirados y saturados
con vapor de agua. Macintosh y
Mushin calcularon en 1946 la pérdida
de calor en aproximadamente 300 calorías por minuto con el método abierto 2 .
2. Semiabierto: Hay una limitación
parcial que restringe la entrada de gas
fresco por medio de capas de gasa plegada sobre la mascarilla abierta o reforzando las paredes laterales de ésta
con gasa formando chimenea o extendiendo lienzo sobre una armadura
metálica. En este caso la máscara es
una extensión del espacio muerto anatómico del paciente. El grado de re* Hospital Militar Central.
** Residentes III Anestesiología H.M.C.
inhalación está determinado por el volumen de la máscara y el espesor de los
materiales usados para cubrir la armadura.
3. Cerrado: Hay una completa limitación del circuito sin tener orificios de
sobreflujo; por tanto funciona con flujos pequeños que van desde el consumo de oxígeno por el paciente hasta el
volumen corriente del mismo, que
ofrece mayor seguridad y facilita la
ventilación controlada. Necesita para
su funcionamiento un sistema absorbedor de CO2 y válvulas unidireccionales, el caso del sistema circular o sin
ellos en el caso del TO and FRO.
4. Semicerrado: Hay completa limitación del circuito. Se encuentra provisto de ventanas para facilitar la salida del exceso de gas; funciona con
volúmenes por encima del volumen
corriente del paciente, puede dividirse
a su vez en:
a) De reinhalación
b) Con absorbedor de C 0 2
c. De no reinhalación
Solamente analizaremos las características de los sistemas o circuitos de
reinhalación a los cuales pertenece el
sistema BAIN y se escribirán los diferentes modelos del sistema o circuitos
de reinhalación a los cuales pertenece
el sistema Bain y se describirán los
diferentes modelos del sistema Mapleson cuya modificación de uno de ellos
dio origen al sistema de ventilación
que nos ocupa 1 .
se inhala aire saturado y a temperatura de 37°C se adiciona calor al cuerpo,
llevándolo a una hipertemia grave si
los mecanismos termorregulares están
deprimidos por drogas anestésicas.
CAPITULO I
Historia
El principal problema al cual se ha
enfrentado el anestesiólogo en el uso
de circuitos empleados entre el paciente y la máquina de anestesia, es la
reinhalación. El efecto de la reinhalación depende de la composición del gas
que es reinhalado y si este gas pasa a
los alveolos o solamente al espacio
muerto anatómico del paciente. Es
muy importante diferenciar entre la
inhalación del gas del espacio muerto,
del gas alveolar y de la mezcla de
gases espirados. El gas del espacio
muerto se divide en dos componentes:
del aparato y el anatómico. El gas espirado del espacio muerto anatómico
tiene una composición similar al gas
inspirado pero saturado con vapor de
agua y calentado cerca a32°C. El gas
alveolar está también saturado pero
contiene de 5 a 6% de C 0 2 y 17 a 18%
de O 2 cuando se respira un F10 2 de
21%.
Es posible predecir en forma teórica
el funcionamiento de un circuito pero
imposible producirlo exactamente
bajo condiciones clínicas; a pesar de
ésto hay acuerdo sobre fundamentales
principios de los circuitos de reinhalación más comunes 4 .
Pueden considerarse dos grandes
efectos de la reinhalación: 1. Retención de agua y calor; 2 . Alteraciones
en las tensiones del gas inspirado y
alveolar.
La inhalación de aire caliente y húmedo reduce marcadamente la pérdida
de calor. Referente a lo último la reinhalación puede ser benéfica. Cuando
En la mayoría de circuitos anestésicos el calor rápidamente se pierde a la
atmósfera y el gas que es reinhalado
tiene una temperatura y contenido de
agua más bajo que el gas espirado, sin
embargo, en algunos circuitos como el
TO and FRO donde los tubos son cortos, la pérdida de calor es mínima y
agregado el calor liberado por la reacción de la soda-lime, puede resultar los
gases inspirados completamente saturados y a temperaturas hasta de 43 a
45° C llevando una peligrosa hipertermia.
En el año 1964 Nunn y Newman
postularon la ecuación general que
gobierna la concentración alveolar
(FAx)de un gas(x)
Vx es positivo para la toma
y negativo para la eliminación.
Donde Vx es el cambio de volumen
por unidad de tiempo. VA es el intercambio alveolar por unidad de
tiempo y Flx es la concentración
inspirada.
Teniendo en cuenta la ecuación se
puede ver que la concentración alveolar depende de la concentración inspirada del gas y que la concentración
alveolar solamente iguala a la concentración inspirada cuando el intercambio de gases es 0 o la ventilación alveolar es infinita 3 .
En condiciones normales la presión
parcial del componente individual del
gas fresco que entra a los pulmones es
disminuida solamente por la tensión
de vapor de agua. Cuando ocurre re267
inhalación de un gas alveolar podría
haber una reducción en la tensión de
oxígeno inspirado y un aumento en la
tensión de C 0 2 inspirado. Cambios
similares pueden ocurrir en las tensiones del gas alveolar a menos que la
ventilación alveolar sufra un aumento
compensatorio.
Fuera de los efectos sobre los gases
respiratorios la reinhalación puede
también causar una alteración en las
tensiones inspiradas y alveolares de
un gas anestésico o vapor. Durante la
inducción la tensión alveolar es menor
que la inspirada y es por ésto que la
reinhalación de gas alveolar causa una
reducción en la tensión inspirada y alveolar prolongando la inducción.
Durante la recuperación sucede
todo lo contrario, pues la tensión alveolar excede la inspirada de tal manera que la reinhalación mantiene una
tensión alveolar elevada presentándose una disminución en la eliminación
del vapor o gas anestésico prolongándose dicha recuperación. Por el significado clínico que representa la reinhalación del gas alveolar la mayoría de
estudios se han realizado sobre este
tópico 5
La reinhalación tiende a medirse por
el análisis del C 0 2 mediante tres métodos usando al C 0 2 como indicador:
1. Medición de la concentración de
C 0 2 e n el gas inspirado.
2. Medición del aumento en la concentración en el C 0 2 alveolar a ventilación constante.
3. Medición del aumento en la ventilación alveolar a constante P C 0 2 arterial o alveolar.
Los dos últimos métodos están basados en la aplicación de la ecuación
general de los gases para el C 0 2 .
Cuando la frecuencia respiratoria es
constante y suponiendo que la producción de CÓ 2 es constante el volumen
C 0 2 , que entra a los pulmones es
igual al volumen removido por la ventilación alveolar. Por lo tanto, cualquier aumento en el C 0 2 alveolar es
debido al aumento en la concentración
d e l C 0 2 inspirado.
Mapleson en 1954 basándose en modificaciones a la pieza en T clasificó
seis tipos diferentes de circuitos con
válvula espiratoria solamente, encontrando diferentes comportamientos de
ellos con ventilación espontánea y controlada. (Ver figura N° 1)
El circuito Magill o Mapleson A, es
muy eficiente durante ventilación espontánea produciendo una buena eliminación del gas alveolar al abrir la
válvula espiratoria al final de la espiración. Parte del gas del espacio muerto también sale a la atmósfera, cuando
los fujos de gas fresco son altos. Mapleson 3 recomendó y posteriormente
estudios clinicos confirmaron que flujos de gas fresco cuando exceden el
volumen minuto (VM) del paciente
también lo hacen; por el contrario con
ventilación controlada el grado de eficiencia para evitar la reinhalación es
muy bajo produciéndose reinhalación
del gas alveolar al ser forzado a entrar
a los pulmones cuando se hace presión
a la bolsa permitiendo el cierre de la
válvula espiratoria 3 .
Mapleson B.: En este circuito hay
una rama cerrada que funciona en el
balón reservorio el cual nunca es lava-
En el circuito Mapleson D la válvula espiratoria se encuentra situada cerca al balón reservorio. El volumen del
tubo corrugado es de 500ml, si el volumen corriente del paciente es menor
que el sistema corrugado el sistema se
comporta como una pieza en T, es decir durante la espiración y la pausa
espiratoria el gas fresco se mezcla con
el espirado dentro del tubo corrugado
eliminándose por la válvula espirato-
do con gas fresco. La reinhalación es
una mezcla de gas alveolar y gas fresco. Un flujo de gas fresco de más del
doble del (VM) podrá en circunstancias clinicas reducir el grado de reinhalación hasta niveles aceptables. Es
muy similar el funcionamiento con
ventilación controlada.
El sistema Mapleson C es un TO
and FRO sin absorbedor de C 0 2 Es
muy similar al Mapleson B con la diferencia que no hay tubo corrugado para
mantener la separación entre los componentes espirados a saber: gas del
espacio muerto y el componente alveolar. Se reinhala una combinación de
mezcla de gas espirado y gas fresco. El
flujo de gas fresco debe ser mayor que
dos veces el VM.
ria, mientras que el gas fresco se va
acumulando en la parte proximal del
paciente. Si por el contrario el volumen corriente excede los 500ml los
gases espirados se mezclan en el balón
y son reinhalados (ver figura N° 2).
Para prevenir la reinhalación a volúmenes corrientes normales el flujo de
gas fresco debe exceder dos veces el
VM del paciente. Por estar la válvula
269
espiratoria lejos de la entrada de los
gases frescos durante la fase espiratoria, no hay pérdida de gases frescos, de tal manera que éstos pasan a
los pulmones del paciente durante la
inspiración.
Durante la ventilación controlada el
sistema Mapleson D es el que menos
reinhalación causa, en relación con el
A, B y C, porque la válvula está situada lejos del paciente, de tal manera
que prácticamente todo el gas fresco
es impulsado dentro del paciente
mientras que el gas eliminado del
sistema consiste principalmente de
gas alveolar y de espacio muerto. Seeley, H. F . 6 Henville, J. D. and Adams,
A.P.7.
Waters en 19618sugirio utilizar para
ventilación espontánea un sistema
Mapleson A y para la ventilación controlada un Mapleson D. Es importante recordar que el volumen corriente
durante la ventilación controlada es
usualmente más grande que durante
la ventilación espontánea. Para evitar
completamente la reinhalación el flujo
de gas fresco está cerca a los 20 litros/
minuto según M.R. S y k e s 9 • 1 0 .
En la práctica clínica la reinhalación
que puede ocurrir durante ventilación
controlada es únicamente compensada
por el aumento de la ventilación alveolar, de tal manera que los flujos de
gases frescos más pequeños que los
mencionados pueden ser aceptables.
Conway, C.M. 5 .
Tratando de resumir de manera más
sencilla, en los sistemas reinhalados
sin absorbedores de C 0 2 la reinhalación de éste depende de tres parámetros principales: 1. Flujo de gas fresco; 2. Volumen corriente y en menor
extensión el patrón ventilatorio.
Si el diseño del circuito permite eliminar la porción del gas alveolar a
270
través de la válvula espiratoria la reinhalación es mínima y por lo tanto el
circuito es muy eficiente. Por el contrario circuitos en los cuales no se
mantiene la separación entre gas fresco, gas del espacio muerto y gas alveolar tienden a ser ineficaces. Seeley, H.
F.6.
Bain y Spoenel en 1972 modificaron
el sistema Mapleson D. La modificación del sistema consiste en que la línea de entrada de gases frescos al paciente, tubo plástico, se encuentra
dentro de un tubo corrugado de hule
liviano, cuya longitud es de 1.80 metros con un diámetro externo de 22
mm y el interno de 18 mm y corresponde el brazo espiratorio del sistema. El
volumen puede contener 500 mililitros.
Distalmente al paciente se encuentra la válvula de sobreflujo y la bolsa
ventilatoria.
Según los doctores Juan M. Pórtela
y Col., el espacio muerto del sistema
es de cuatro mililitros y la resistencia
durante la ventilación de tres centímetros de agua 1 .
Bain y Spoerel han sugerido que pacientes adultos por encima de 50 kilos
de peso pueden ser ventilados con este
sistema usando flujos de gas de 70
mililitros/kilo/min. para ventilación
controlada y un volumen/min. entre
120 a 140 ml/kilo. Bajo estas circunstancias se encontraron valores de
P C 0 2 que oscilaron entre 34.5-39. 7 ml
de Hg en la mayoría de los pacientes(11).
La mayoría de estudios se han llevado a cabo en niños. En el presente
estudio se aplica el sistema en anestesia pediátrica y adultos y se analizan
los resultados obtenidos.
CAPITULO II
Materiales y Métodos
Se estudiaron un total de 76 pacientes: 42 del sexo masculino y 34 del
sexo femenino. Se recopilaron al azar,
de diferentes grupos de edad y peso
sin tener en cuenta el diagnóstico o la
cirugía a realizarse. Las intervenciones quirúrgicas llevadas a cabo incluyeron topográficamente miembros inferiores, abdomen, tórax y cabeza y
cuello.
Se dividieron en dos grupos principales: por encima de 50 kilogramos de
peso (55) y por debajo de 50 kilogramos de peso (21), éstos a su vez teniendo en cuenta el patrón ventilatorio
(asistida y controlada manual o mecánicamente). Para ventilación controlada mecánica se utilizó un ventilador de
presión BIR MARK 8-4.
La inducción se realizó en adultos y
niños mayores con thiopental sódico a
dosis de 6-7.6 mg/kilo, previa precuralización con DTC. A los niños menores
se les practicó preinducción rectal con
tiamilal sódico al 10% y dosis de 30
mg/kilo e inducción inhalatoria con
halotane y en algunos casos con N 2 O
al 50%. Para facilitar la intubación
endotraqueal se aplicó succinil colina
1.3 mg/kilo en promedio. Los niños
por debajo de 20 kilos no recibieron
relajante muscular. El mantenimiento
anestésico se realizó con halotano, enflorane o neurolepto-anestesia, según
el estado clínico del paciente y el tipo
de cirugía a realizar para facilitar la
inducción en los casos en que se administró en florane, se adicionó fentanyl
a dosis de 100 microgramos IV.
Se utilizó un circuito Bl de 1.80 metros de longitud, una conexión en T de
ramas pequeñas para integrar el sistema a la válvula de exalación de la máquina de anestesia y a la bolsa reservo-
rio. La soda-lime fue sacada del Canister cerrado para evitar escape lo
mismo que la rama espiratoria. El codo que conecta el Bl para facilitar la
ventilación con máscara se suprimió
durante el estudio para disminuir el
espacio muerto del aparato.
La monitoria básicamente se realizó
con brazalete para control de tensión
arterial y con endoscopio esofágico para controlar frecuencia cardíaca.
Para pacientes por encima de 50 kilogramos de peso y según lo recomendado por Bain el flujo de gases frescos
fue de 70 ml/kilogramo de peso con un
volumen/min., de 120 a 140 ml/kilo
para ventilación controlada y de 100
ml/kilo/min para ventilación asistida.
Pacientes con ventilación manual
controlada, la máxima presión durante la inspiración se estandarizó en 20
ml de agua para adultos y de 15 ml
para niños. Para pacientes por debajo
de 50 kilos de peso el mínimo flujo
fresco fue el volumen/min., 30 minutos después de la inducción se tomaron muestras para gases sanguíneos
de la arteria radial utilizando agujas
N° 22 para adultos y N° 23 para niños.
CAPITULO III
Resultados
Seis grupos de pacientes fueron estudiados: Grupo I (n=20), con ventilación asistida y flujo de 100 ml/kilo/
min y peso promedio de 61.2 = 7.74
kgrs.
Grupo II (n =12), con ventilación
asistida flujos de gases frescos entre
1=1.6 el volumen/min conservando la
relación F G F / V m 1.19/1 con FR entre
12 y 30 por minuto de acuerdo a la
edad. Peso promedio 22 =8.8. Los re271
sultados se demuestran en el Cuadro
N°2.
Grupo III ( n = 2 2 ) , con ventilación
controlada manual. Flujos de gases
frescos de 70 ml/kilo/min y peso promedio 66.9 - 9.85 y FR de 12 por minuto. Los resultados se demuestran en el
Cuadro N° 3.
Grupo IV (n = 14), con ventilación
controlada mecánica. Flujo de gases
frescos 70 ml/kilo/min con una relación V m / F G F de 1.8/1 peso promedio
de 75.6 - 7.6 Kgrs. y FR 8-12 por minuto. Los resultados se demuestran en el
Cuadro N° 4.
Grupo V (n = 9), con ventilación
manual controlada. Flujo de gases
frescos 1.37 vol/min corresponde al
calculado en condiciones básales. FR
de 12-35 de acuerdo a la edad del paciente y volumen corriente de 10-12
ml/kilo. El peso promedio fue de 21.3
- 12.2 kgrs. Los resultados se muestran en el Cuadro N° 5.
Grupo VI (n = 3), con ventilación
controlada mecánica. Flujo de gases
frescos una vez el vol/min. Volumen
corriente entre 11 a 12 ml/kilo. FR 15
a 20 por minuto de acuerdo a la edad.
Promedio de peso 37 - 6.4 Kgrs. Los
resultados se muestran en la Tabla 6.
CAPITULO IV
Discusión
El circuito Bain, motivo de varias
publicaciones por sus inventores quienes utilizan flujo de gas fresco de 70
ml/kilo para ventilación controlada y
100 ml/kilo para ventilación asistida
obteniéndose reinhalación parcial y
valores de P a C 0 2 e n t r e 36 a 41 mm de
Hg. Aclamado por autores como CHU
como el futuro de las máquinas de
anestesia 12 .
274
La humedad liberada por el circuito
Bain está por encima de la minima
recomendada, 60% de humedad relativa a la temperatura de la sala o 12
mls. de agua por litro, impidiendo de
esta manera el daño producido por los
gases anestésicos secos sobre las células del epitelio ciliado del tracto traqueobronquial 1 4 . Los estudios llevados a cabo por Chalón y col 1 3 demostraron daño de las cilias cuando el paciente recibía gases secos después de
tres horas de exposición hasta en un
39%; cambios en el citoplasma en 39%
y cambios en el núcleo en 48% en relación al principio de la anestesia, mientras que pacientes expuestos a humedad relativa del 60% las células del
tracto traqueobronquial no sufrían
cambios.
El rendimiento de humedad del circuito Bain está por encima del que se
deriva del sistema circular absorbedor
a flujos y volumen minuto comparables 1 *. 16 . El 30% de humedad relativa
al principio de la anestesia a temperatura de la sala, elevándose a 60% después de 90 minutos de uso del sistema
circular; mientras que para el sistema
Bain la humedad relativa se eleva hasta 100% después de 80 minutos.
La alta humedad de los gases inspirados emergen del sistema Bain particularmente debido a su elevada temperatura (20°Cpor encima de la temperatura de la sala). En el circuito Bain los
gases inspirados son mezcla de gases
espirados y gases frescos. Los gases
inspirados en la primera parte de la
inspiración son relativamente secos
acumulándose en el tubo espiratorio
durante la pausa posespiratoria. Antes dé que la inspiración no se completa la humedad se eleva por la llegada
de gases espirados no diluidos de la
porción del tubo espiratorio más lejano del paciente. Chu YK, Rah, KH 1 2 .
En el presente estudio con flujos de
gases frescos similares a los recomen-
dados por Bain para ventilación controlada manual, mecánica o asistida se
obtienen valores normales de PCO2
arterial, Ph y oxigenación excelente.
En estudios realizados por Apórtela
y col l similares resultados se obtuvieron atendiendo los mismos parámetros
expuestos por Bain, asi mismo CHU y
col. 12 en un estudio de 72 pacientes
sometidos a ventilación controlada,
manual y mecánica obtuvieron valores
normales de Ph, P C 0 2 y P 0 2 .
Flujos de gas fresco (2.500 ml/metro2 de superficie corporal-min) han
sido utilizados por autores como Rayburn y col. l s por debajo del minimo
recomendado por Bain. (3.5 litros) para anestesia de pacientes pediátricos,
obteniendo valores promedios de
P C 0 2 de 40 torr siempre y cuando la
ventilación por minuto sea tres veces
el volumen de gas fresco.
Otros autores como Ramanathan y
col.11 basados en modelos experimentales no están de acuerdo con los flujos
de gas fresco utilizado por Bain y sugieren flujos mínimos de 8 litros por
minuto para evitar una reinhalación
mayor del 1%. Hay que tener en cuenta que bajo anestesia general la producción de C 0 2 se modifica por factores como: profundidad anestésica,
grado de estimulación quirúrgica, grado de relajación muscular, cambios en
el balance ácido básico y desórdenes
endocrinos; situaciones que se dan bajo condiciones clínicas y no en modelos
experimentales de laboratorio.
La válvula de exhalación utilizada
por nosotros no tuvo repercusión so-
bre la ventilación de los pacientes demostrada por valores normales de gases arteriales; asi mismo no hubo resistencia al final de la espiración que
se le pudieran atribuir a dicha válvula
comprobada por el manómetro de la
máquina de anestesia el cual se encontraba dentro de cifras normales.
Se anota también que no hubo repercusión hemodinámica basados en
la estabilidad de la tensión arterial y la
frecuencia cardiaca de todos los pacientes sometidos al estudio.
Conclusiones
El Sistema Bain ofrece las siguientes ventajas: Conservación de la temperatura corporal, humedificación de
los gases anestésicos, sencillez del
aparato, ausencia de mecanismos valvulares, comodidad para alejarse del
campo quirúrgico y valores normales
de los gases sanguíneos motivo por el
cual lo han hecho ideal para su utilización en anestesia pediátrica, situaciones clínico neuroquirúrgicas donde se
requieren normocarbia y su facilidad
de manipulación en cirugía de cabeza
y cuello especialmente.
La desventaja prominente por la
cual ha sido motivo de polémicas grandes es la polución de los quirófanos
derivada de los flujos relativamente
altos que se utilizan y ausencia de eficientes sistemas de extracción de gas
de la sala de cirugía.
Nosotros recomendamos la adaptación de la válvula exhalatoria de la
máquina de anestesia a un buen sistema extracción de gases para su uso
correcto.
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circuits.
Bendice estas manos y esta mente, Señor Mío, para que puedan
cuidar con seguridad a los que sean confiados a ellas en el día de hoy.
Permite que mis manos se mantengan ágiles, mi mente alerta y mi
visión clara para que no le ocurra a mis pacientes desgracia anestésica alguna!
Aunque ellos están en mis manos, mis manos están en las Tuyas.
Señor Mío; por favor, guíalas bien.
Amén
J. G. Converse, M. D.
276