Impacto do formato e dimensão da traqueostomia permanente na dinâmica do fluxo aéreo em modelo experimental equino

A traqueostomia permanente é um procedimento utilizado em equinos que apresentam obstruções respiratórias superiores, quando outros tratamentos não são eficazes, promovendo um caminho alternativo para a passagem de ar. Entretanto, mudanças na dinâmica do fluxo aéreo causada pelo formato do estoma podem contribuir para modificações estruturais ao longo do tempo, incluindo processos de estenose do estoma. Entender os aspectos biomecânicos envolvidos nesse processo é essencial para o aprimoramento das técnicas cirúrgicas. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o efeito de diferentes formatos de estoma na distribuição da velocidade do fluxo aéreo durante os momentos de inspiração e expiração, através de um modelo experimental in vitro. Cinco modelos de traqueia equina foram produzidos por impressão tridimensional (50cm), contendo estomas nos formatos: retangular (GR), losango menor (GLMe), losango maior (GLMa), gota menor (GGMe) e gota maior (GGMa). Cada estoma foi subdividido em regiões proximal, central e distal, a partir de marcações com linhas de costura. A velocidade do ar (m/s) foi medida em cada região durante ciclos simulados de inspiração e expiração, com duração de 60 segundos, acoplado a uma seringa de calibração de fluxometro, tracionando e comprimindo para simular a respiração, utilizando sensor digital. Foram analisadas 2.832 medições, com velocidade média de 1,68 ± 0,59 m/s, mediana de 1,67 e intervalo interquartil de 0,76. A análise estatística, realizada por meio de modelos lineares mistos e teste de Tukey, revelou diferenças estatisticamente significativas entre os formatos de estoma e as regiões avaliadas (p < 0,05), bem como interação significativa entre forma e região. Em ambos os momentos respiratórios, os grupos GGMe, GLMa e GLMe apresentaram velocidades superiores ao grupo controle, enquanto o grupo GGMa exibiu valores mais baixos na maioria das regiões analisadas. Os padrões observados foram semelhantes durante a inspiração e a expiração, indicando que a geometria do estoma influencia a dinâmica do escoamento independentemente da direção do fluxo. Nas condições experimentais avaliadas, conclui-se que o formato do estoma exerce influência significativa sobre a distribuição da velocidade do ar, podendo impactar o comportamento biomecânico das traqueostomias permanentes em equinos. Esses achados contribuem para a compreensão dos efeitos da geometria do estoma e podem auxiliar no desenvolvimento de abordagens cirúrgicas mais favoráveis à manutenção da permeabilidade respiratória.

Resumo (inglês)

Permanent tracheostomy is a procedure used in horses with upper airway obstruction when other treatments are ineffective, providing an alternative pathway for airflow. However, changes in airflow dynamics caused by stoma shape may contribute to structural modifications over time, including the development of stoma stenosis. Understanding the biomechanical aspects involved in this process is essential for improving surgical techniques. The present study aims to evaluate the effect of different stoma shapes on the distribution of airflow velocity during the inspiratory and expiratory phases using an in vitro experimental model. Five equine trachea models (50 cm) containing stomas in the following shapes: rectangular (RG), small diamond (SDG), large diamond (LDG), small teardrop (STG), and large teardrop (LTG). Each stoma was subdivided into proximal, central, and distal regions using suture-line markings. Airflow velocity (m/s) was measured in each region during simulated inspiratory and expiratory cycles lasting 60 seconds, coupled to a flowmeter calibration syringe, with traction and compression movements applied to simulate respiration, using a digital sensor. A total of 2,832 measurements were analyzed, with a mean velocity of 1.68 ± 0.59 m/s, median of 1.67, and interquartile range of 0.76. Statistical analysis, performed using mixed linear models and Tukey’s test, revealed statistically significant differences among stoma shapes and regions (p < 0.05), as well as a significant interaction between shape and region. In both respiratory phases, the small teardrop group (STG), large diamond group (LDG), and small diamond group (SDG), groups showed higher velocities than the control group, whereas the large teardrop group (LTG) group exhibited lower values in most analyzed regions. Similar patterns were observed during inspiration and expiration, indicating that stoma geometry influences airflow dynamics regardless of flow direction. Under the experimental conditions evaluated, it is concluded that stoma shape significantly affects airflow velocity distribution and may influence the biomechanical behavior of permanent tracheostomies in horses. These findings contribute to the understanding of the effects of stoma geometry and may assist in the development of surgical approaches that better preserve airway patency.

Palavras-chave

Dinâmica de fluidos, Equinos, Sistema respiratório, Tracheal stoma, Respiratory physiology

Idioma

Português

Citação

MACHADO, R. C. Impacto do formato e dimensão da traqueostomia permanente na dinâmica do fluxo aéreo em modelo experimental equino. 2026. Orientador: Marcos Jun Watanabe. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia Animal) – Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade Estadual Paulista(UNESP), Botucatu, 2026.