Simulação hidrodinâmica e caracterização experimental de mecanismos anti-sifão em sistemas de drenagem externa de líquido cefalorraquidiano

Abstract

Os sistemas de drenagem externa são componentes empregados para drenagem do excesso do fluido cefalorraquidiano (produzido no cérebro e contido nos ventrículos cerebrais) para um recipiente coletor, disposto fora do corpo humano. Em geral esses sistemas são compostos de um cateter ventricular, uma tubagem e uma bolsa de drenagem. Esses sistemas são utilizados em determinados procedimentos médicos e permitem, adicionalmente, a monitoração da pressão intracraniana, a coleta de materiais para análise e infusão de medicamentos. Entretanto, tais dispositivos não possuem um mecanismo que interrompa o escoamento do líquido cefalorraquidiano, quando o sistema é submetido a sensíveis variações de pressões hidrostáticas, seja pelo posicionamento indevido da bolsa de drenagem muito abaixo da cabeça do paciente, ou quando o paciente levanta-se subitamente, favorecendo a ocorrência do chamado efeito sifão e, como resultado, a hiperdrenagem desse fluido. A exposição do usuário à hiperdrenagem, mesmo que em curto intervalo de tempo, provoca lesões irreversíveis ao sistema nervoso do paciente. No presente trabalho, é proposto e ensaiado um mecanismo anti-sifão, com diferentes características construtivas, acoplado a um determinado sistema de drenagem externa, com o objetivo de fornecer maior proteção ao usuário. Experimentalmente, para a obtenção do desempenho hidrodinâmico do conjunto, utilizou-se a coleta automatizada de dados referentes à vazão de fluido com relação aos gradientes de pressão impostos. Parte dos modelos de mecanismo anti-sifão sugeridos demonstram adequada funcionalidade quando acoplados ao sistema de drenagem externa, oferecendo, assim, a possibilidade de uma proteção adicional ao usuário.

Neurosurgical devices known as External drainage systems are hermetic devices employed to accomplish continuous or intermittent drainage of cerebrospinal fluid (CSF) excess caused by production /absorption imbalance. This hermetic system stores the CSF through a tubing and collection bag. In addition, this system allows for intracranial pressure monitoring (ICP), obtention of CSF sampling for biochemical analysis and intrathecal infusion of drugs. However, such devices do not incorporate a safe mechanism which would interrupt the flux in case of excessive drainage. This clinical situation is not uncommon, ocurring whenever the system is open and submitted to a sudden pressure drop, generated by the undue relative positioning of the collection bag, either by situating below the patientþs head or because the patient suddenly uprighting in the bed. Both conditions favors a physical phenomenon called syphoning effect, well known in neurosurgery. This undesirable side-effect, even for a short period of time, may compromise and even lead to irreversible damage to the brain. This project refers to the development of an anti-siphon device to prevent such side-effects. In order to accomplish this task, a special bench test has been developed. An automated data acquisition system has been employed in order to develop the experiments. Several models of anti-siphon device and pressure gradients were tested. Some models have shown a good performance and were suitable for clinical use, offering an additional protection to the patient.