Efeito do hélio na resistência ao fluxo de gás durante a ventilação mecânica: simulação in vitro para gatos

Objetivo: Avaliar os efeitos de diferentes misturas de hélio/oxigênio na resistência inspiratória (Rinsp) e expiratória (Rexp) ao fluxo de gás, utilizando um modelo in vitro de ventilação controlada por volume em gatos. Material e Métodos: Um ventilador mecânico foi ajustado para fornecer um volume corrente expirado de 40 mL (tempo inspiratório: 1,5 segundos; pausa inspiratória: 0,75 segundos; pressão expiratória final: 0 cmH2O). O ventilador foi conectado a um pulmão de teste por meio de tubos endotraqueais com diferentes diâmetros internos (n = 6 para cada diâmetro interno), cujo comprimento foi padronizado para 14 cm. Uma faixa elástica foi colocada ao redor do pulmão de teste para manter a complacência em 8 mL/cmH2O. A Rinsp e a Rexp foram medidas durante reduções progressivas no diâmetro interno do tubo endotraqueal (ETtube(ID)), de 4,5 para 3,5 e 2,5 mm, utilizando uma concentração inspirada de oxigênio de 100% (FIO2(100%)), misturas de nitrogênio/oxigênio (50% e 30% de FIO2), misturas de 50% de hélio/50% de oxigênio (Heliox(50%)) e 70% de hélio/30% de oxigênio (Heliox(70%)). Uma ANOVA bidirecional seguida por testes de Dunnet ou Bonferroni comparou os efeitos da redução do ETtube(ID) e das misturas de gases na resistência ao fluxo de gás, respectivamente (p < 0,05). Resultados: À medida que o ETtube(ID) foi reduzido de 4,5 para 2,5 mm, a Rinsp e a Rexp aumentaram significativamente, independentemente da mistura de gases (p < 0,0001 a p = 0,0007). Para todos os tubos ETtube(ID), as misturas de hélio/oxigênio diminuíram significativamente a Rinsp e a Rexp em comparação com a FIO2(100%) e com as misturas de nitrogênio/oxigênio (p < 0,0001 a p = 0,016). Como a Rinsp aumentou 10 vezes com a redução do ETtube(ID) de 4,5 para 2,5 mm com hélio/oxigênio, as reduções em Rinsp e Rexp foram significativamente maiores com Heliox(70%) do que com Heliox(50%) (p < 0,0001). Conclusões e relevância clínica: As misturas de hélio/oxigênio minimizaram o aumento da resistência ao fluxo de gás induzido pela diminuição progressiva do ETtube(ID). O efeito benéfico no aumento da concentração de hélio de 50 para 70% foi maior quando a resistência ao fluxo de gás foi maior.

Resumo (inglês)

Objective To evaluate the effects of different helium/oxygen mixtures on the inspiratory (Rinsp) and expiratory (Rexp) resistance to gas flow using an in vitro model of volumecontrolled ventilation in cats. Material and Methods A mechanical ventilator was adjusted to deliver an expired tidal volume of 40 mL (inspiratory time, 1.5 seconds; inspiratory pause, 0.75 seconds; endexpiratory pressure, 0 cmH2O). The ventilator was connected to a test lung though endotracheal tubes with different internal diameters (n = 6 for each internal diameter), whose length was standardized to 14 cm. An elastic band was placed around the test lung to maintain compliance at 8 mL/cmH2O. The Rinsp and Rexp were measured during progressive decreases in endotracheal tube internal diameter (ETtube(ID)), from 4.5 to 3.5 and 2.5 mm, using an inspired oxygen concentration of 100% (FIO2(100%)), nitrogen/oxygen mixtures (50% and 30% FiO2), 50% helium/50% oxygen (Heliox(50%)), 70% helium/30% oxygen (Heliox(70%)) mixtures. A two-way ANOVA followed by a Dunnet´s or a Bonferroni compared the effects of decreasing ETtube(ID) and of gas mixtures on resistance to gas flow, respectively (p < 0.05) Results As the ETtube(ID) was reduced from 4.5 to 2.5 mm, Rinsp and Rexp were significantly increased, regardless of the gas mixture (p < 0.0001 to p = 0.0007). For all ETtube(IDs), helium/oxygen mixtures significantly decreased Rinsp and Rexp in comparison with FIO2(100%) and with nitrogen/oxygen mixtures (p < 0.0001 to p = 0.016). As Rinsp was increased by 10-fold by reducing ETtube(ID) from 4.5 to 2.5 mm with helium/oxygen, decreases in Rinsp and Rexp where significantly Heliox(70%) than with Heliox(50%) (p < 0.0001). Conclusions and clinical relevance Helium/oxygen mixtures minimized the increase in resistance to gas flow induced by progressive decreases in ETtube(ID). The beneficial effect in increasing the helium concentration from 50 to 70% was greater when resistance to gas flow was higher.

Palavras-chave

Pressão positiva contínua nas vias aéreas , Heliox , Gatos , Mecânica pulmonar , Respiração artificial

Idioma

Português

Citação

CHACON, Weslei Souza. Efeito do hélio na resistência ao fluxo de gás durante a ventilação mecânica: simulação in vitro para gatos. 2026. Dissertação (Mestrado em Anestesiologia) – Faculdade de Medicina, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Botucatu, 2025.